Desierto de Atacama (Chile).- Una galaxia prácticamente invisible para los telescopios ópticos podría estar ayudando a resolver uno de los mayores enigmas de la astronomía moderna. Gracias a observaciones realizadas con el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo internacional logró reconstruir la estructura de una galaxia extremadamente activa en la formación de estrellas que existía hace casi 11 mil millones de años.
El descubrimiento cobra especial relevancia porque esta galaxia, conocida oficialmente como JCMT0402−0424 y apodada «Shadow Blaster», se encuentra en la misma región del cielo donde el Observatorio de Neutrinos IceCube detectó una partícula de altísima energía en 2021. Aunque los científicos aún no pueden confirmar que ambos fenómenos estén relacionados, consideran que se trata del candidato electromagnético más sólido identificado hasta ahora para ese evento.
¿Por qué este hallazgo atrajo la mirada de los astrónomos?
Los neutrinos son partículas elementales sin carga eléctrica que interactúan muy poco con la materia. Esa característica les permite atravesar gas, polvo y campos magnéticos prácticamente sin alterarse, conservando información sobre algunos de los ambientes más energéticos del universo.
El 22 de septiembre de 2021, IceCube —un observatorio instalado bajo el hielo de la Antártida— detectó un neutrino de alta energía identificado como IC 210922A, con una energía estimada de aproximadamente 750 teraelectronvoltios.
Tras la detección, observatorios de todo el mundo buscaron señales en rayos gamma, rayos X y luz visible dentro de la región donde se originó el evento, pero ninguno encontró una fuente convincente que explicara su procedencia.
La situación cambió cuando el James Clerk Maxwell Telescope detectó una fuente excepcionalmente brillante en longitudes de onda submilimétricas. Posteriormente, el Submillimeter Array refinó su ubicación y ALMA aportó la resolución necesaria para determinar la verdadera naturaleza del objeto.
Según el equipo de investigación, la probabilidad de encontrar una galaxia submilimétrica tan brillante de manera aleatoria dentro de la región observada por IceCube es de aproximadamente un 1% o menos. Aunque esto no demuestra una relación física definitiva, sí fortalece la posibilidad de una asociación.
- ¿Qué descubrió ALMA dentro de Shadow Blaster?
Las observaciones realizadas por ALMA en las bandas 3, 4 y 5 revelaron que la supuesta fuente era, en realidad, una única galaxia cuya luz aparece dividida en cuatro imágenes.
Este efecto ocurre debido al fenómeno conocido como **lente gravitacional**, en el que la gravedad de una galaxia elíptica ubicada en primer plano curva y amplifica la luz de un objeto mucho más distante, funcionando como un telescopio natural.
Combinando esas cuatro imágenes con información óptica e infrarroja de la galaxia situada en primer plano, los investigadores reconstruyeron la apariencia original de Shadow Blaster.
El resultado mostró una extensa región de formación estelar de aproximadamente **1.700 años luz de diámetro**, además de un componente aún más compacto que no pudo resolverse completamente. Gracias al aumento producido por la lente gravitacional, ALMA logró observar detalles espaciales que normalmente serían extremadamente difíciles de estudiar a esa distancia.
Una galaxia repleta de gas y con intensa formación de estrellas
ALMA también detectó varias líneas de emisión provenientes del monóxido de carbono y del carbono atómico neutro, lo que permitió calcular un corrimiento al rojo de 2.988.
Eso significa que la luz observada comenzó su viaje cuando el universo tenía apenas unos pocos miles de millones de años, durante la etapa conocida como **»Cosmic Noon»**, un periodo en el que las galaxias registraban las tasas más elevadas de formación estelar de toda la historia cósmica.
El análisis del gas mostró que no existen señales claras de que un núcleo galáctico activo sea el responsable principal de la energía emitida por la galaxia.
En cambio, los datos indican un episodio extremadamente intenso y compacto de nacimiento de estrellas. Después de corregir el efecto de amplificación gravitacional, los investigadores estiman que Shadow Blaster produce **cientos de masas solares en nuevas estrellas cada año**, mientras concentra enormes cantidades de gas y polvo en su región central.
¿Qué relación podría tener con los neutrinos?
La enorme concentración de gas y polvo convierte a este tipo de galaxias en un entorno favorable para que los rayos cósmicos energéticos choquen repetidamente con la materia circundante.
Esas colisiones pueden generar partículas de vida muy corta que posteriormente se desintegran produciendo rayos gamma y neutrinos.
Por ello, los científicos plantean que galaxias compactas y muy ricas en polvo como Shadow Blaster podrían actuar como «calorímetros» de rayos cósmicos, reteniendo suficiente energía para producir parte de los neutrinos de alta energía que se detectan desde la Tierra.
No obstante, el estudio aclara que los resultados no demuestran de manera concluyente que Shadow Blaster sea el origen del neutrino IC 210922A. La coincidencia de posición, su rareza y sus características físicas simplemente la convierten en la candidata más convincente encontrada hasta ahora.
¿Qué significa este descubrimiento para la astronomía?
Los modelos incluidos en la investigación indican que las galaxias compactas con intensa formación estelar y abundante polvo podrían aportar alrededor del 15%, y como máximo cerca del 20%, del flujo difuso de neutrinos astrofísicos de alta energía observado entre decenas de teraelectronvoltios y energías del orden del petaelectronvoltio.
Esto sugiere que estos objetos representan una contribución importante, aunque no exclusiva, al origen de los neutrinos detectados por IceCube y otros observatorios.
El trabajo también constituye un ejemplo del potencial de la llamada astronomía multimensajero, que combina señales provenientes de partículas como los neutrinos con observaciones realizadas en distintas longitudes de onda del espectro electromagnético.
Aunque este descubrimiento no tiene un efecto inmediato en la vida cotidiana, representa un avance importante para comprender cómo se producen algunos de los fenómenos más energéticos del universo.
Además, demuestra la capacidad de ALMA para estudiar regiones ocultas por grandes cantidades de polvo que permanecen invisibles para los telescopios ópticos, ampliando las herramientas disponibles para investigar el origen de partículas extremadamente energéticas como los neutrinos.
Los investigadores señalan que aún no es posible confirmar que Shadow Blaster sea la fuente del neutrino detectado en 2021. Sin embargo, consideran que las características de esta galaxia fortalecen la hipótesis de que una población de galaxias compactas y muy activas en formación estelar podría contribuir al fondo difuso de neutrinos de alta energía observado en el universo.
Los resultados fueron publicados en la revista Nature Astronomy en el estudio titulado «Compact dusty starbursts at cosmic noon linked to high-energy neutrinos», liderado por Y. Urata y colaboradores.
