Astronomía multimensajero

La astronomía multimensajero es la observación coordinada e interpretación de múltiples señales recibidas del mismo evento astronómico. Muchos tipos de eventos cosmológicos involucran interacciones complejas entre una variedad de procesos astrofísicos, cada uno de los cuales puede emitir independientemente señales de un tipo característico de "mensajero": radiación electromagnética (incluidos infrarrojos, luz visible y rayos X), ondas gravitacionales, neutrinos y rayos cósmicos. Cuando se recibe en la Tierra, identificar que observaciones dispares fueron generadas por la misma fuente puede permitir una reconstrucción mejorada o una mejor comprensión del evento, y revela más información sobre la fuente.

Las principales fuentes de múltiples mensajeros fuera de la heliosfera son: pares binarios compactos (agujeros negros y estrellas de neutrones), supernovas, estrellas de neutrones irregulares, explosiones de rayos gamma, núcleos galácticos activos y chorros relativistas.[1][2][3] La siguiente tabla enumera varios tipos de eventos y mensajeros esperados.

La detección de un mensajero y la no detección de un mensajero diferente también pueden ser informativas.[4] La falta de cualquier contraparte electromagnética, por ejemplo, podría ser evidencia que respalde que el remanente sea un agujero negro.

Tipo de eventoElectromagnéticoRayos cósmicosOndas gravitacionalesNeutrinosEjemplo
Llamarada solarSiSi--SOL1942-02-28[5]
SupernovaSi-pronosticado[6]SiSN 1987A
Fusión de estrellas de neutronesSi-Sipronosticado[7]GW170817
BlázarSiposible-SiTXS 0506+056 (IceCube)
Núcleo galáctico activo Si posible Si Messier 77[8][9] (IceCube)
Evento de interrupción de las mareasSiposibleposibleSiAT2019dsg[10] (IceCube)

AT2019fdr[11] (IceCube)

Redes

El Sistema de Alerta Temprana de Supernovas (SNEWS), establecido en 1999 en el Laboratorio Nacional Brookhaven y automatizado desde 2005, combina múltiples detectores de neutrinos para generar alertas de supernovas. (Ver también astronomía de neutrinos).

La Red de Observatorios Multimensajeros Astrofísicos (AMON),[12] creada en 2013,[13] es un proyecto más amplio y ambicioso para facilitar el intercambio de observaciones preliminares y fomentar la búsqueda de eventos "subumbrales" que no son perceptibles para ningún instrumento en particular. Tiene su sede en la Universidad Estatal de Pensilvania.

Hitos

  • Década de 1940: Se identifica que algunos rayos cósmicos se forman en erupciones solares.[5]
  • 1987: La supernova SN 1987A emitió neutrinos que fueron detectados en los observatorios de neutrinos Kamiokande-II, IMB y Baksan, un par de horas antes de que se detectara la luz de la supernova con telescopios ópticos.
  • Agosto de 2017: Una colisión de estrellas de neutrones en la galaxia NGC 4993 produjo la señal de ondas gravitacionales GW170817, que fue observada por la colaboración LIGO/Virgo. Después de 1,7 segundos, fue observado como el estallido de rayos gamma GRB 170817A por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi e INTEGRAL, y su contraparte óptica SSS17a fue detectada 11 horas después en el Observatorio Las Campanas, luego por el Telescopio Espacial Hubble y la Cámara de Energía Oscura. Observaciones ultravioleta del Observatorio Neil Gehrels Swift, observaciones de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra y observaciones de radio del Karl G. Jansky Very Large Array complementó la detección. Este fue el primer evento de ondas gravitacionales observado con una contraparte electromagnética, marcando así un avance significativo para la astronomía de múltiples mensajeros.[14] La no observación de neutrinos se atribuyó a que los chorros estaban fuertemente fuera del eje.[15] En octubre de 2020, los astrónomos informaron de una emisión persistente de rayos X de GW170817/GRB 170817A/SSS17a.[16]
  • Septiembre de 2017 (anunciado en julio de 2018): El 22 de septiembre, el evento de neutrinos de energía extremadamente alta[17] (alrededor de 290 TeV) IceCube-170922A[18] fue grabado por IceCube Collaboration,[19][20] que envió una alerta con coordenadas para la posible fuente. La detección de rayos gamma por encima de 100 MeV por la Colaboración Fermi-LAT[21] y entre 100 GeV y 400 GeV por la Colaboración MAGIC[22] del blázar TXS 0506+056 (reportado el 28 de septiembre y el 4 de octubre, respectivamente) se consideró posicionalmente consistente con la señal de neutrinos.[23] Las señales pueden explicarse por protones de ultra alta energía acelerados en chorros blázar, produciendo piones neutros (desintegrándose en rayos gamma) y piones cargados (desintegrándose en neutrinos).[24] Esta es la primera vez que se utiliza un detector de neutrinos para localizar un objeto en el espacio y se identifica una fuente de rayos cósmicos.[23][25][26][27][28]
  • Octubre de 2019 (anunciado en febrero de 2021): El 1 de octubre, se detectó un neutrino de alta energía en IceCube y las mediciones de seguimiento en luz visible, ultravioleta, rayos X y ondas de radio identificaron el evento de interrupción de las mareas en 2019dsg como posible fuente.[10]
  • Noviembre de 2019 (anunciado en junio de 2022): Un segundo neutrino de alta energía detectado por IceCube asociado con un evento de interrupción de las mareas en 2019fdr.[29]
  • Junio de 2023: Los astrónomos dirigidos por Naoko Kurahashi Neilson utilizaron una nueva técnica de neutrinos en cascada[30] para detectar, por primera vez, la liberación de neutrinos desde el plano galáctico de la Vía Láctea, creando el primer mapa galáctico basado en neutrinos.[31][32]

Referencias

  1. ↑ Bartos, Imre; Kowalski, Marek (2017). «Multimessenger Astronomy.». IOP Publishing. ISBN 978-0-7503-1369-8. doi:10.1088/978-0-7503-1369-8.
  2. ↑ Franckowiak, Anna (2017-09). (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/110.0.0.0 Safari/537.36 Citoid/WMF (mailto:noc@wikimedia.org)&ssu=&ssv=&ssw=&ssx=eyJyZCI6ImlvcC5vcmciLCJ1em14IjoiN2Y5MDAwYzdlNjA3NGEtOTUwMi00ZjI1LTk2YTItMWZlY2FkZmM2OGM4MS0xNzYzOTA4NDc4NTk3MC05ZmU5YTMzMmFmNzI5NmMyMTAiLCJfX3V6bWYiOiI3ZjkwMDAxOTZhNDM2My0yMmI2LTRmNDEtOTA5ZC1lMDRhZWYzY2Y1Y2QxLTE3NjM5MDg0Nzg1OTcwLTAwMWI3OGJjMWY5MzBlOGNiNDAxMCJ9 «Multimessenger Astronomy with Neutrinos». Journal of Physics: Conference Series 888: 012009. ISSN 1742-6588. doi:10.1088/1742-6596/888/1/012009. Consultado el 23 de noviembre de 2025.
  3. ↑ Branchesi, Marica (2016-05). (Macintosh; Intel Mac OS X 10_15_7) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/110.0.0.0 Safari/537.36 Citoid/WMF (mailto:noc@wikimedia.org)&ssu=&ssv=&ssw=&ssx=eyJfX3V6bWYiOiI3ZjkwMDA5MWMzOGExNi1lMmE5LTQ5MzctYjZkNC1hNDAzMzE4NjM3OTIxLTE3NjM5MDg0OTIyOTQwLTAwMWNmZTNiZjUzNDNiOWJiNWMxMCIsInV6bXgiOiI3ZjkwMDBiNTZlYzNhNi00MGEzLTRiYzYtODc2YS00OTcwYzhkN2Y1OTcxLTE3NjM5MDg0OTIyOTQwLWVmMGJmZjI4NTU1OGEwZWMxMCIsInJkIjoiaW9wLm9yZyJ9 «Multi-messenger astronomy: gravitational waves, neutrinos, photons, and cosmic rays». Journal of Physics: Conference Series 718: 022004. ISSN 1742-6588. doi:10.1088/1742-6596/718/2/022004. Consultado el 23 de noviembre de 2025.
  4. ↑ Abadie, J.; et al. (The LIGO Collaboration) (2012). «"Implications for the origins of GRB 051103 from the LIGO observations"». The Astrophysical Journal. doi:10.1088/0004-637X/755/1/2.
  5. 1 2 Spurio, Maurizio (2015). «Particles and Astrophysics: A Multi-Messenger Approach». Astronomy and Astrophysics Library. Springer. ISBN 978-3-319-08050-5. doi:10.1007/978-3-319-08051-2.
  6. ↑ Supernova Theory Group: Core-Collapse Supernova Gravitational Wave Signature Catalog
  7. ↑ «No neutrino emission from a binary neutron star merger». 16 de octubre de 2017. Consultado el 20 de julio de 2018.
  8. ↑ IceCube Collaboration*†; Abbasi, R.; Ackermann, M.; Adams, J.; Aguilar, J. A.; Ahlers, M.; Ahrens, M.; Alameddine, J. M.; Alispach, C.; Alves, A. A.; Amin, N. M.; Andeen, K.; Anderson, T.; Anton, G.; Argüelles, C. (4 de noviembre de 2022). «Evidence for neutrino emission from the nearby active galaxy NGC 1068». Science (en inglés) 378 (6619): 538-543. Bibcode:2022Sci...378..538I. ISSN 0036-8075. PMID 36378962. S2CID 253320297. arXiv:2211.09972. doi:10.1126/science.abg3395. hdl:1854/LU-01GSA90WVKWXWD30RYFKKK1XC6.
  9. ↑ Staff (3 de noviembre de 2022). «IceCube neutrinos give us first glimpse into the inner depths of an active galaxy». IceCube (en inglés estadounidense). Consultado el 23 de noviembre de 2022.
  10. 1 2 Stein, Robert; Velzen, Sjoert van; Kowalski, Marek; Franckowiak, Anna; Gezari, Suvi; Miller-Jones, James C. A.; Frederick, Sara; Sfaradi, Itai et al. (2021-05). «A tidal disruption event coincident with a high-energy neutrino». Nature Astronomy (en inglés) 5 (5): 510-518. ISSN 2397-3366. doi:10.1038/s41550-020-01295-8. Consultado el 23 de noviembre de 2025.
  11. ↑ Reusch, Simeon; Stein, Robert; Kowalski, Marek; van Velzen, Sjoert; Franckowiak, Anna; Lunardini, Cecilia; Murase, Kohta; Winter, Walter; Miller-Jones, James C. A.; Kasliwal, Mansi M.; Gilfanov, Marat (3 de junio de 2022). «Candidate Tidal Disruption Event AT2019fdr Coincident with a High-Energy Neutrino». Physical Review Letters 128 (22). Bibcode:2022PhRvL.128v1101R. PMID 35714251. S2CID 244345574. arXiv:2111.09390. doi:10.1103/PhysRevLett.128.221101. hdl:20.500.11937/90027.
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  28. ↑ «"Source of cosmic 'ghost' particle revealed"». BBC. 2018.
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