Investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña y otros centros internacionales han hallado un eslabón perdido en los fenómenos de emisión gamma durante las tormentas eléctricas. Un avión de la NASA ha realizado las observaciones en el Caribe.
Investigadores de Noruega, EE UU, España y otros países han descubierto un nuevo nuevo tipo de emisión de rayos gamma pulsante nunca antes detectado. La investigación, publicada en la revista Nature, cubre un vacío en la comprensión científica sobre la radiación que se produce en las nubes de tormenta y ayudará a averiguar el origen de los rayos.
El descubrimiento servirá para entender los mecanismos que producen los rayos y estimar con más precisión el riesgo que suponen para las personas, las aeronaves y las naves espaciales.
Con un avión ER-2 de la NASA, en julio de 2023 se desarrolló la campaña ALOFT (Airborne Lightning Observatory for FEGS and TGFs) para la observación de rayos gamma. La nave voló a 20 km de altitud sobre la región del Caribe, donde desplegaron instrumentos adicionales en la isla de San Andrés (Colombia).
Después, sobre México, el avión detectó la radiación emitida durante horas por encima de las cumbres de las nubes de tormentas y el nuevo tipo de parpadeos de rayo gamma nunca antes detectado.
Los rayos gamma son fotones altamente energéticos generados por electrones extremadamente rápidos a altitudes entre 10 y 20 km en potentes tormentas eléctricas, que actúan como verdaderos aceleradores de partículas naturales.
“Antes se pensaba que los rayos gamma eran acontecimientos poco usuales y, aun así, al volar justo por encima de las tormentas, las medidas revelaron todo el espectro de acontecimientos energéticos”, explica uno de los autores, Óscar van der Velde, de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).
“Desde rayos o resplandores de emisiones más tenues pero duraderas (gamma glows) –continúa–, hasta estallidos de rayos gamma muy intensos: los flashes de rayos gamma terrestres (TGF, por sus siglas en inglés), que se pueden detectar con satélites. Ahora sabemos que son bastante comunes e, incluso, que hay un tercer fenómeno intermedio: la descarga gamma pulsante, nunca antes vista y que acabamos de descubrir”.
Descubrimos la descarga gamma pulsante, un fenómeno intermedio entre los glows más ténues y los intensos estallidos TGF
Esta emisión recientemente descubierta, bautizada como flickering gama-ray flash, tiene una brillantez y una duración intermedia entre los dos anteriores, y al contrario que los TGF no parece asociada con ninguna otra emisión de luz o señal electromagnética producida por un rayo.
Finalmente, con la instrumentación con la que estaba equipado el avión de la NASA (radares meteorológicos y sensores de rayos gamma, rayos y emisiones de microondas) se detectaron 24 destellos de pulsaciones muy cortas durante centenares de milisegundos. En muchos casos, se produjeron rayos poco después de estos destellos, lo que podría proporcionar pistas sobre cómo y por qué nacen los rayos, un fenómeno del cual todavía se sabe poco.
Además de Van der Velde, en el equipo internacional que ha observado el nuevo tipo de emisión de rayos gamma han participado los investigadores de la UPC José Andrés Roncanció, Jesús López, Michele Urbani, David Romero y Joan Montanyà. Los seis forman parte del grupo de investigación Lightning Research Group (LRG), vinculado a la Escuela Superior de Ingenierías Industrial, Aeroespacial y Audiovisual de Terrassa (ESEIAAT) de la universidad catalana.
Investigadores de la Universidad Politécnica de Cataluña participantes en el estudio. / UPC
Referencia:
Østgaard, N., Marisaldi, M. et al. “Flickering gamma-ray flashes, the missing link between gamma glows and TGFs” y “Highly dynamic gamma-ray emissions are common in tropical thunderclouds”. Nature, 2024
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