Un equipo japonés documenta cómo los rayos pueden disparar radiación de alta energía en cuestión de microsegundos
Los rayos gamma no solo llegan del espacio. También nacen aquí, a menos de diez kilómetros de altura, durante tormentas eléctricas en la Tierra. Aunque duran microsegundos, la energía que liberan se parece a la de fenómenos astrofísicos extremos. Se generan sin previo aviso, en medio del choque eléctrico entre las nubes y el suelo.
Hasta hace poco, registrar uno de estos destellos en tiempo real resultaba casi imposible. Eso acaba de cambiar gracias a una observación inédita ocurrida en Japón.
La paciencia de los investigadores dio frutos en una tormenta sobre Kanazawa
El descubrimiento se produjo gracias una campaña de seguimiento llevada a cabo en Kanazawa, en la prefectura de Ishikawa. Allí, un grupo de investigadores de la Universidad de Osaka colocó sensores ópticos, detectores de radiación y equipos de radiofrecuencia para registrar cada detalle de las tormentas locales
Durante una de ellas, consiguieron lo que llevaban años intentando: detectar un destello de rayos gamma justo antes de la unión de dos canales de descarga eléctrica.
Lo relevante fue que los sensores captaron dos trayectorias: una que bajaba desde la nube hacia una torre de transmisión y otra que subía desde esa misma estructura. La colisión de ambas generó un campo eléctrico concentrado que aceleró electrones hasta velocidades cercanas a la luz.
En ese instante, se emitió un breve pero intenso pulso de rayos gamma. El primero de los fotones fue detectado exactamente 31 microsegundos antes de que se produjera la fusión completa de las dos descargas.
En cuanto se registró la colisión, los sensores midieron una corriente de −56 kiloamperios. A partir de ese momento, el pulso de rayos gamma se prolongó durante unos 20 microsegundos más. El equipo ya sabía que estos destellos existían, pero era la primera vez que podían confirmar su origen con tanta precisión.
Según explicó el investigador Yuuki Wada, responsable del estudio publicado en Science Advances, “la capacidad de estudiar procesos extremos como los TGF generados por rayos permite entender mejor los procesos de alta energía que ocurren en la atmósfera terrestre”.
Cada imagen aporta pistas sobre los mecanismos eléctricos más extremos del planeta
El grupo utilizó una combinación de tecnologías capaz de registrar radiación de alta energía a la vez que captaba señales ópticas y electromagnéticas. Esa combinación fue decisiva para identificar la secuencia completa.
El resultado también apoya teorías recientes que señalan la existencia de un proceso de realimentación relativista, responsable de multiplicar los electrones en movimiento hasta alcanzar un nivel suficiente para emitir rayos gamma.
Además, las imágenes obtenidas permitieron analizar cómo se comportan los denominados líderes de rayo, que son las trayectorias de descarga previas al relámpago principal. A partir del registro obtenido, los autores del trabajo comprobaron que el destello de rayos gamma no se produjo al azar en medio de la descarga, sino justo en el momento previo al encuentro entre los dos líderes.
Como señaló Harufumi Tsuchiya, uno de los autores del estudio, “las observaciones con múltiples sensores que se han realizado aquí son un hito mundial; aunque aún quedan dudas por resolver, esta técnica nos ha acercado a entender el mecanismo de estos estallidos de radiación”.
Estudiar estos pulsos también mejora la seguridad de infraestructuras y vuelos
El interés por estos eventos ha crecido en la última década, sobre todo por las implicaciones que tienen para la seguridad aérea y para la comprensión de los mecanismos atmosféricos más intensos. Detectarlos y estudiar su origen ayuda también a mejorar el diseño de infraestructuras frente a fenómenos eléctricos de alta energía.
La investigación desarrollada en Kanazawa se ha convertido así en una fuente valiosa de datos sobre uno de los procesos más extremos que pueden ocurrir dentro de una nube.
0