Por encima de las nubes, las tormentas vibran con un complejo y frenético espectáculo luminoso de radiación de alta energía.
Una vista desde un avión espía modernizado que volaba a 20 kilómetros de altura reveló tormentas que brillaban y parpadeaban en rayos gamma, una luz de alta energía invisible al ojo. Diez vuelos con el avión ER-2 de la NASA capturaron el brillo de los estallidos de rayos gamma en una variedad de escalas de tiempo e intensidades, lo que sugiere que las emisiones son más complejas y más comunes de lo que se pensaba anteriormente. Y el estudio reveló un nuevo tipo de explosión de rayos gamma que los investigadores denominaron destello parpadeante de rayos gamma.
“Estoy absolutamente asombrado”, dice el físico David Smith, de la Universidad de California, Santa Cruz, que no participó en la investigación. Son los datos nuevos más importantes en este campo en más de una década, dice.
Los científicos conocían dos tipos principales de emisiones de rayos gamma de tormentas. Explosiones cortas e intensas llamadas destellos terrestres de rayos gamma son tan luminosos que pueden verse desde el espacio y duran apenas fracciones de milisegundo (SN: 10/01/23). Luego hay emisiones más largas y más tenues llamadas resplandores de rayos gamma. Los científicos vieron a ambos en los vuelos.
Los científicos descubrieron que los brillos eran inesperadamente persistente y prevalente. Continuaron durante horas, cubrieron miles de kilómetros cuadrados y fueron vistos en nueve de los 10 vuelos del avión, informan el físico Nikolai Østgaard y sus colegas en el periódico del 3 de octubre. Naturaleza.
“Es sorprendente”, dice el físico Ningyu Liu de la Universidad de New Hampshire en Durham, que no participó en el trabajo.
Es más, los brillos de rayos gamma no eran estáticos, como se pensaba anteriormente, sino que hervían constantemente, iluminándose y atenuándose repetidamente en escalas de tiempo de segundos. “Están surgiendo grandes tormentas. Es como una olla hirviendo”, dice Østgaard, de la Universidad de Bergen en Noruega.
Equipado con sensores para detectar rayos gamma, ondas de radio, luz visible y más, el avión sobrevoló tormentas en el Caribe y América Central. Al volar a una altitud aproximadamente el doble que la de los vuelos comerciales, el avión tenía un asiento en primera fila para ver los fuegos artificiales. Y debido a que el avión estaba preparado para enviar datos a tierra en tiempo real, los investigadores pudieron ordenar al piloto del avión que regresara a regiones que estaban llenas de rayos gamma.
Los vuelos también encontraron destellos terrestres de rayos gamma, incluidos muchos demasiado tenue para ser visto desde satélites en el espacioinformó el equipo el 7 de septiembre en Cartas de investigación geofísica. Esto sugiere que en observaciones satelitales anteriores faltaban muchos destellos de rayos gamma terrestres, lo que los hace más comunes de lo que se pensaba.
Las tormentas producen rayos gamma cuando los electrones se aceleran en campos eléctricos fuertes que se acumulan dentro de las nubes (SN: 15/03/19). Estos electrones producen más electrones, y así sucesivamente. Cuando los electrones de esta avalancha chocan con las moléculas de aire, se producen rayos gamma. Pero aunque este proceso se comprende bien, los científicos no comprenden los detalles detrás de los diferentes tipos de estallidos de rayos gamma ni cómo se relacionan.
Los nuevos destellos parpadeantes de rayos gamma podrían ser un eslabón perdido entre los destellos de rayos gamma terrestres y los resplandores de rayos gamma, ya que su brillo y duración se encuentran entre los de las otras dos clases. Como luces estroboscópicas de alta energía, estos estallidos consistían en pulsos cortos de rayos gamma que se repetían durante decenas a cientos de milisegundos, informó el equipo en un segundo artículo en Naturaleza.
Además, muchos de los destellos parpadeantes de rayos gamma fueron seguidos por un tipo de estallido llamado evento bipolar estrecho, al que luego siguió un rayo. Esto podría significar que los destellos parpadeantes de rayos gamma ayudan a iniciar relámpagos, un proceso que aún no se comprende (SN: 21/10/11).
Los rayos gamma también podrían estar involucrados en limitar la intensidad de los campos eléctricos en las nubes de tormenta, dice el coautor Steven Cummer, ingeniero eléctrico de la Universidad de Duke. Eso significa que “todo este proceso de generación de rayos gamma, que antes era interesante y poco común, ahora parece ser bastante central en toda la electricidad atmosférica”.