Cualquier tormenta eléctrica puede producir rayos-gamma

Actualizado 02/01/2015 11:16:14 CET
Rayo en una tormenta
Foto: WIKIMEDIA

MADRID, 2 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Cada día, las tormentas eléctricas producen en todo el mundo alrededor de mil rápidas ráfagas de rayos gamma, parte de la luz de más alta energía que se encuentra naturalmente en la Tierra.

   Mediante la fusión de registros de eventos vistos por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA con los datos de los detectores de radar y de rayos terrestres, los científicos han completado el análisis más detallado hasta la fecha de los tipos de tormentas eléctricas involucradas en este fenómeno.

   "Sorprendentemente, hemos encontrado que cualquier tormenta puede producir rayos gamma, incluso aquellos que parecen ser tan débiles que un meteorólogo no miraría dos veces", dijo Themis Chronis, quien dirigió la investigación en la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH), informa la NASA.

   Estos fenómenos, llamados destellos de rayos gamma terrestres (TGF), fueron descubiertos en 1992 por el Observatorio Compton de Rayos Gamma de la NASA, que funcionó hasta 2000. Los TGFs se producen de manera imprevisible y fugaz, con una duración de menos de una milésima de segundo, y siguen siendo poco conocidos.

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   A finales de 2012, los científicos de Fermi emplearon nuevas técnicas que actualizaron eficazmente el instrumento GBM (Gamma-ray Burst Monitor), hasta hacerlo 10 veces más sensible a los TGF y registrar los eventos débiles que se pasaron por alto antes.

   "Como resultado de nuestra tasa de descubrimiento mejorada, hemos sido capaces de demostrar que la mayoría de los TGF también generan fuertes ráfagas de ondas de radio, como las producidos por un rayo", dijo Michael Briggs, director adjunto del Centro de Plasma Espacial e Investigación Aeronómica en la UAH y miembro del equipo del GBM.

   Anteriormente, las posiciones de los TGF podrían estimarse más o menos basándose en la ubicación de Fermi en el momento del evento. El GBM puede detectar destellos dentro de unas 500 millas (800 kilómetros), pero esto es demasiado impreciso para asociar definitivamente una TGF con una tormenta específica.

   Las redes de detección de rayos terrestres utilizan los datos de radio para precisar los lugares de impacto. El descubrimiento de señales similares desde los TGFs significó que los científicos podrían utilizar las redes para determinar si las tormentas producen destellos de rayos gamma, abriendo la puerta a una comprensión más profunda de la meteorología que alimenta estos eventos extremos.

   Chronis, Briggs y sus colegas buscaron entre 2279 TGFs detectados por el GBM de Fermi para obtener una muestra de cerca de 900 eventos localizados con precisión por el Total Network Ray operado por Earth Networks en Germantown, Maryland, y la World Wide Lightning Location Network, una colaboración dirigda por la Universidad de Washington en Seattle. Estos sistemas pueden determinar la ubicación de las descargas del rayo - y las correspondientes señales de TGF - con un margen de 10 kilómetros en cualquier parte del mundo.

   De este grupo, el equipo identificó 24 TGFs que ocurrieron dentro de las áreas cubiertas por localizaciones del Next Generation Weather Radar (NEXRAD) en Florida, Louisiana, Texas, Puerto Rico y Guam. En ocho de estas tormentas, los investigadores obtuvieron información adicional sobre las condiciones atmosféricas a través de los datos del sensor recogidos por el Departamento de Ciencias Atmosféricas de la Universidad de Wyoming en Laramie.

LA INTENSIDAD NO ES LA CLAVE

   "Este estudio demuestra de manera convincente que la intensidad de la tormenta no es la clave", dijo Chronis. Un artículo que describe la investigación ha sido enviado al Boletín de la Sociedad Meteorológica Americana.

   Los científicos sospechan que los TGF surgen de fuertes campos eléctricos cerca de la parte superior de las tormentas eléctricas. Corrientes ascendentes y descendentes dentro de las tormentas fuerzan la lluvia, la nieve y el hielo al chocar y adquirir carga eléctrica. Por lo general, la carga positiva se acumula en la parte superior de la tormenta y la carga negativa se acumula a continuación. Cuando el campo eléctrico de la tormenta llega a ser tan fuerte que rompe las propiedades aislantes de aire, se produce una descarga de rayo.

   Bajo las condiciones adecuadas, la parte superior de un rayo altera el campo eléctrico de la tormenta de tal manera que una avalancha de electrones incide hacia arriba a gran velocidad. Cuando estos electrones en rápido movimiento son desviados por las moléculas de aire, emiten rayos gamma y crean una TGF.

   Alrededor del 75 por ciento de los rayos se mantiene dentro de la tormenta, y alrededor de 2.000 de estas descargas tienen que producirse para cada detección de TGF por Fermi.

   El nuevo estudio confirma los hallazgos previos que indican que los TGF tienden a ocurrir cerca de las partes más altas de una tormenta eléctrica, entre 11 a 14 kilómetros de altura. "Sospechamos que esta no es la historia completa", explicó Briggs. "Los rayos a menudo se producen en altitudes más bajas y TGFs probablemente también lo hacen, pero viajar a mayor profundidad del aire debilita los rayos gamma hasta el punto de que el GBM no puede detectarlos".

   Con base en las estadísticas actuales de Fermi, los científicos estiman que unos 1.100 TGFs ocurren cada día, pero el número puede ser mucho mayor si los fenómenos de baja altitud se están perdiendo.

@CIENCIAPLUS

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