Los rayos gamma son un tipo de radiación electromagnética de muy alta energía producidos por elementos radiactivos, actividades subatómicas o fenómenos astrofísicos, como las explosiones de supernovas, por ello, los científicos se sorprendieron cuando en los 90’s dos satélites de la NASA, construidos para detectar las partículas de alta energía provenientes de esos violentos estallidos cósmicos, detectaron esas emisiones radiactivas supercargadas que provenían de la propia Tierra.
Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!Al investigar la fuente de esas misteriosas emisiones descubrieron que provenían de tormentas eléctricas tropicales, pero desconocían muchas cosas de ellas, como su frecuencia, intensidad o la manera en que se producían.
Los científicos no podían usar los satélites que analizan las supernovas a miles de años luz de distancia, ya que no fueron diseñados para detectar la radiación gamma procedente de nuestro planeta.
Después de varios años de intentar estudiarlos, un grupo de más de 40 científicos de siete países, incluida la mexicana Marni Pazos, del Instituto de Ciencias de la Atmósfera y Cambio Climático de la UNAM, consiguió una oportunidad única: utilizó el avión científico ER-2 de la NASA reacondicionado de los antiguos aviones espía U2, que vuelan al doble de altura que los aviones comerciales.
Con él pudieron volar fácilmente por encima de las tormentas a muy alta velocidad y analizar las misteriosas emisiones gamma, durante 10 vuelos a 20 kilómetros de altura, en julio de 2023. Así analizaron las emisiones de rayos gamma producidas durante tormentas eléctricas oceánicas y costeras sobre el Caribe y América Central, incluido México.
Al analizar los datos, los científicos descubrieron que los resplandores de rayos gamma son una característica común de la electrificación de tormentas eléctricas y son altamente dinámicos.
“El avión ER-2 sería la plataforma de observación definitiva para los rayos gamma de las nubes de tormenta”, señala Nikolai Østgaard, de la Universidad de Bergen, Noruega, líder del equipo de científicos. “Viajando a 20 km, podemos volar directamente sobre la parte superior de la nube, lo más cerca posible de la fuente de rayos gamma”.
En dos artículos científicos publicados en la revista Nature de esta semana, el equipo de investigadores da a conocer sus descubrimientos: la radiación gamma producida en las tormentas eléctricas es mucho más común de lo que se pensaba y adopta más formas de lo que se creía anteriormente, pero la dinámica que crea esa radiación todavía no se comprende del todo.
“En las tormentas eléctricas suceden muchas más cosas de las que jamás imaginamos”, afirma Steve Cummer, de la Universidad de Duke, EE. UU., en un comunicado de la pripia universidad. “Resulta que, esencialmente, todas las grandes tormentas eléctricas generan rayos gamma durante todo el día en muchas formas diferentes”.
Las investigaciones ofrecen nuevos conocimientos sobre cómo se interrelacionan los diversos tipos de emisión: Hay dos tipos de emisiones de rayos gamma por parte de las nubes de tormenta, ráfagas de alta intensidad, conocidas como destellos de rayos gamma terrestres (TGF, por sus siglas en inglés) y destellos de rayos gamma de intensidad moderada y mayor duración.
rayos gamma.
La radiación gamma se producen en reactores nucleares, erupciones solares, estrellas en explosión e incluso agujeros negros. Por ello, los científicos se sorprendieron cuando las tormentas eléctricas también generan relámpagos con rayos gamma.
“Aquí mostramos que las nubes de tormenta tropicales sobre regiones oceánicas y costeras comúnmente emiten rayos gamma durante horas sobre áreas de hasta unos pocos miles de kilómetros cuadrados”, indican los científicos en uno de los artículos (leer en doi.org/10.1038/s41586-024-07936-6). “La emisión no es uniforme ni continua, sino que muestra escalas de tiempo características de 1 a 10 segundos e incluso subsegundos para resplandores individuales”.
Durante el análisis de los relámpagos, los científicos identificaron un sistema de nubes de tormenta que ocupaba un área de más de 9,000 kilómetros cuadrados y al que se observó brillando durante, al menos, tres horas.
Asimismo, durante 9 de los 10 vuelos detectaron más de 500 nubes de tormenta con brillos de rayos gamma individuales que nunca se habían observado antes, de 1 a 10 segundos de duración, lo que contradice estudios anteriores, que informaron resplandores de hasta cientos de segundos de duración.
Estos hallazgos se llevaron a cabo en tormentas sobre los océanos y regiones costeras, lo que demuestra que las nubes de tormenta pueden emitir rayos gamma durante horas y sobre enormes regiones.
A medida que se desarrollan las tormentas eléctricas, las corrientes de aire en espiral hacen que las gotas de agua, el granizo y el hielo se mezclan creando una carga eléctrica similar a la que se produce al frotar un globo contra una tela. Estos electrones “desbocados” de alta energía se combinan con positrones, el equivalente de antimateria de los electrones.
Los positrones con carga positiva terminan en la parte superior de la tormenta, mientras que las de carga negativa caen al fondo, creando un enorme campo eléctrico que puede ser tan fuerte como 100 millones de baterías AA apiladas una sobre otra. Una vez creados, estos electrones son acelerados entre centros de carga negativa y positiva en la nube, emitiendo rayos gamma a medida que se mueven por el aire.
Cuando los electrones se encuentran en un campo tan fuerte se aceleran a velocidades muy altas y chocan con las molécula de aire, y desprenden más electrones de alta energía en una reacción en cascada, hasta producir colisiones con mucha energía para crear reacciones nucleares con destellos poderosos, fuertes y rápidos de rayos gamma, antimateria, rayos X y otras formas de radiación. Los resplandores se asemejan a la de un enorme “crisol” que brilla con rayos gamma tanto en el patrón como en el comportamiento.
“Aquí informamos observaciones únicas de un fenómeno diferente, al que llamamos destellos de rayos gamma parpadeantes (FGF, por sus siglas en inglés). Los FGF se parecen a los TGF, pero tienen más pulsos y cada pulso tiene una duración más larga”, afirman los científicos en el otro artículo (leer en: doi.org/10.1038/s41586-024-07893-0).
Entre 20 a 250 milisegundos duran los FGF, que se encuentra en el límite inferior de la duración del resplandor de rayos gamma. Un FGF comienza como un resplandor de rayos gamma ordinario, luego aumenta exponencialmente su intensidad y se convierte en un modo inestable “parpadeante” con una secuencia de pulsos. Los FGF podrían ser el eslabón perdido entre los resplandores de rayos gamma y los TGF convencionales, que han desconcertado a la comunidad de expertos en electricidad atmosférica durante dos décadas.
los resplandores de rayos gamma a menudo se transforman en pulsos intensos que se producen hasta 40,000 veces al día en todo el mundo, a veces justo encima de nuestras cabezas.
rayos gamma.
Pensaban que se trataba de fenómenos raros, sin embargo, los investigadores pudieron observar muchas emisiones, prácticamente un “hervor de radiación gamma”, que también fue más dinámico de lo esperado. Teniendo en cuenta que el tamaño de una tormenta típica en los trópico, es mucho mayor que las de otras latitudes, los científicos consideran que más de la mitad de todas las tormentas en los trópicos son radiactivas.
La producción de radiación gamma de bajo nivel actúa como el vapor de una olla de agua hirviendo, lo que libera una gran cantidad de energía que se puede acumular en su interior. La cantidad de radiación que se genera en la atmósfera por estas tormentas es totalmente inofensiva para las personas; solo sería peligrosa si una persona u objeto estuviera muy cerca de la fuente de origen.
por el aire.
