Huracán Patricia, la primera fuente de rayos gamma terrestres jamás vista

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Huracán Patricia, la primera fuente de rayos gamma terrestres jamás vista

El huracán Patricia, que azotó las costas del pacífico mexicano en 2015, fue el ciclón tropical más intenso jamás registrado en el hemisferio occidental. Pero en medio de la extrema violencia de la tormenta, los científicos observaron algo nuevo: un haz descendiente de positrones (antimateria), la partícula “opuesta” de los electrones.

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El inusual fenómeno no fue para menos: creó lo que los científicos definen como un estallido de poderosos rayos gamma y rayos X.

Detectado por un instrumento a bordo del avión Hurricane Hunter de la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica (NOAA, en inglés) que voló a través del ojo del huracán en su máxima intensidad, el haz de positrones fue visto por primera vez por científicos de la Universidad de California, en Santa Cruz.

De acuerdo con David Smith, profesor en UC Santa Cruz, el rayo de positrones era el componente descendente de un haz de rayos gamma terrestres ascendientes que enviaba una breve ráfaga de radiación al espacio por encima de la tormenta.

Los destellos de rayos gamma terrestres (TGF, en inglés) fueron vistos por primera vez en 1994 por los detectores de rayos gamma utilizados en el espacio.

Este tipo de rayos ocurren por ejemplo, durante una tormenta, y su presencia se ha capturado por miles gracias a satélites en la órbita de la Tierra.

Los rayos gamma, son un tipo de radiación electromagnética que se produce generalmente por elementos radioactivos o procesos subatómicos, pero también aparecen en fenómenos astrofísicos de gran violencia.

Por las altas cantidades de energía que poseen, los rayos gamma constituyen un tipo de radiación capaz de penetrar la materia más profundamente que la radiación alfa o beta, y pueden causar un grave daño en el núcleo de las células, por lo que se utilizan en la esterilización de equipos médicos e incluso de alimentos.

Mientras que un haz positrónico había sido previsto por modelos teóricos, pero nunca antes se había detectado.

“Esta es la primera confirmación de esa predicción teórica, y muestra que los TGF están perforando la atmósfera de arriba a abajo con radiación de alta energía. Este evento podría haber sido detectado desde el espacio, como casi todos los demás TGF, como un rayo hacia arriba causada por una avalancha de electrones, pero lo vimos desde abajo a causa de un rayo de antimateria (positrones) enviado en la dirección opuesta”, explicó Smith.

El estudio publicado en la revista Journal of Geophysical Research: Atmospheres muestra que muchos rayos gamma terrestres podrían detectarse a través del haz positrónico inverso con el uso de instrumentos terrestres a gran altura, y no necesariamente en el sobrevuelo al ojo de un huracán.

“Lo detectamos a una altitud de 2.5 kilómetros, y calculamos que nuestros detectores podrían haberlo bajado a 1.5 kilómetros. Esa es la altitud de Denver, por lo que hay muchos lugares donde, en teoría, podrías verlos si tuvieras un instrumento en el lugar correcto en el momento correcto durante una tormenta”, detalló Smith.

Aún con la presencia del haz de positrones, quedan muchas preguntas por resolver sobre los mecanismos que impulsan los rayos gamma terrestres, según explica la UC Santa Cruz en su página de internet.

Los fuertes campos eléctricos en las tormentas pueden acelerar a los electrones hasta cerca de la velicidad de la luz, y estos electrones emiten rayos gamas cuando se dispersan de los átomos en la atmósfera.

Además, los electrones también pueden expulsar a otros electrones de los átomos y acelerarlos a altas velocidades creando una “avalancha de electrones”. Un rayo gamma terrestre, que es un destello extremadamente brillante de rayos gamma, requiere de una gran cantidad de avalanchas de estos electrones en velocidades muy altas, explican.

“Es un evento extraordinario, y todavía no entendemos cómo se vuelve tan brillante”, explicó Smith.

La fuente de los positrones, sin embargo, es un fenómeno bien conocido en la física llamado producción de pares, en el que un rayo gamma interactúa con el núcleo de un átomo para crear un electrón y un positrón. Como tienen cargas opuestas, se aceleran en direcciones opuestas por el campo eléctrico de la tormenta.

Los positrones que se mueven hacia abajo producen rayos X y rayos gamma en su dirección de viaje cuando colisionan con los núcleos atómicos, al igual que los electrones que se mueven hacia arriba.

“Lo que vimos en el avión son los rayos gamma producidos por el haz de positrones descendente”, recalcó Smith.

El instrumento a bordo del cazador de huracanes, responsable del hallazgo, se conoce como ADELE II, y en el futuro será habitualmente utilizado por la NOAA para explorar huracanes de todo tipo en el mundo.

UC Santa Cruz.

SkyAlert Storm

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By | 2018-05-29T10:30:13+00:00 mayo 29th, 2018|Ciclones Tropicales, Ciencia & Tecnología, Huracanes, News|0 Comments

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