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Una luciérnaga nos dará más luz sobre los rayos


En algún lugar de la Tierra siempre hay un rayo. Nuestro planeta experimenta los efectos de un rayo cerca de 50 veces por segundo. Sin embargo, los detalles sobre lo que inicia este fenómeno tan común o qué efectos tiene sobre la atmósfera (los rayos pueden estar relacionados con ráfagas de energía muy fuertes llamadas destellos terrestres de rayos gamma o TGFs) siguen siendo un misterio. De aquí a pocos días se lanzará al espacio un satélite del tamaño de un balón de fútbol, el Firefly, luciérnaga en español, para estudiar los rayos y los destellos de rayos gamma desde arriba, por encima del lugar en el que se generan.


El Firefly es lo que se conoce como un CubeSat, un pequeño satélite que ofrece nuevas oportunidades para la ciencia espacial a precios relativamente baratos, mucho menores que los 100 millones de dólares mínimos para plantearse realizar una misión espacial con los métodos tradicionales. “No podemos hacer gran ciencia con estas pequeñas misiones, pero sí de mucha calidad”, explica Doug Rowland, el principal investigador del Firefly en el Goddard Space Flight Center de la NASA, en Greenbelt. “El Firefly reunirá durante más de un año las observaciones sobre el misterioso funcionamiento de los rayos. Un rayo es algo tan familiar que tendemos a dar por sentado que sabemos todo acerca de él, pero en realidad no sabemos los detalles de cómo funciona, a pesar de que es una parte crítica del circuito eléctrico global y tiene efectos sociales y tecnológicas evidentes”.


El rayo es omnipresente y está íntimamente conectado a la vida en la Tierra, pero no solemos pensar en lo que está sucediendo más arriba en la atmósfera. La radiación generada por un rayo es tan intensa que puede generar antimateria y rayos gamma, conocidos como TGFs, a pocos kilómetros de la Tierra. El Observatorio Compton de Rayos Gamma de la NASA descubrió TGFs en la década de 1990. Diseñado para mirar hacia el exterior en las fuentes cósmicas de los rayos gamma, la misión también vislumbró algunos rayos gamma, raros pero tentadores para investigar, procedentes de la Tierra.


“Los rayos gamma se cree que son emitidos por los electrones que viajan a, o cerca de, la velocidad de la luz cuando se frenan al interactuar con los átomos de la atmósfera superior” explica Teresa Moretto Jorgensen, directora del programa en la División de Ciencias Atmosféricas y Geoespaciales de NSF, que financia la misión del Firefly. “Los TGFs se encuentran entre los fenómenos más interesantes de nuestro ambiente”. Los electrones necesarios para crear rayos gamma tienen que estar moviéndose tan rápido y llevar tanta energía, que los científicos estaban perdidos a la hora de explicar cuál es el proceso que se produce cerca de la Tierra y que podría moverlos a velocidades tan altas. De hecho, antes del descubrimiento de los TGFs, los científicos pensaban que el movimiento tan rápido de los electrones sólo se podría generar cerca de cuerpos más grandes, tales como estrellas, galaxias enteras o agujeros negros.


Se cree que el relámpago, por sí solo, sólo tendría una décima parte de la fuerza necesaria para acelerar los haces de electrones a esas velocidades tan increíbles, pero los científicos han planteado la hipótesis de que quizás algunos rayos se disparan por una avalancha de electrones, provocando una reacción en cadena fuera de control que empuja a los electrones hasta estas velocidades tan extremas. Entender el mecanismo de lo que acelera los haces de electrones cerca de la Tierra ayudará a los científicos a entender cómo se produce el mismo proceso en el resto del universo.


“La idea de que algunos de los rayos que se producen en la parte alta pueden ser provocados por los mismos procesos que ocurren en las supernovas y en los aceleradores de partículas cósmicas es alucinante”, declara Rowland. “Nunca había mirado las tormentas con los mismos ojos de ahora, después de conocer estas hipótesis”. 

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