Un fenómeno meteorológico pasado por alto produce rayos gamma en nuestra atmósfera: Heaven32

Un fenómeno meteorológico pasado por alto produce rayos gamma en nuestra atmósfera: Heaven32

Los efectos eléctricos de una tormenta no se limitan únicamente a las zonas altas de la atmósfera. Cerca del suelo, la atmósfera de la Tierra vibra con intensos campos eléctricos que aceleran las partículas, lanzando electrones de maneras que obligan a los átomos a brillar con rayos gamma.

Desde lo alto de una montaña en Armenia, los científicos han observado de cerca este misterioso fenómeno meteorológico.

En las instalaciones de rayos cósmicos del Laboratorio Nacional de Ciencias Alikhanyan en el Monte Aragats, el físico Ashot Chilingarian y sus colegas han estado trabajando para comprender Mejoras en el terreno para tormentas eléctricaso TGE.

Esta mejora electromagnética, dice Chilingarian, se ha pasado por alto en la investigación de las tormentas, pero podría ser una pieza del rompecabezas en nuestra comprensión del Universo físico, desde las tormentas aquí en la Tierra hasta los rayos cósmicos que viajan grandes distancias a través del espacio.

“Cada día se producen 40.000 tormentas. Numerosas redes detectan las descargas atmosféricas y los satélites vigilan con instrumentos ópticos precisos iluminación parpadea. Aún así, cuando comenzamos la investigación de TGE, nadie monitoreó el enorme flujo de electrones de megaelectronvoltios (MeV) que bombardeaban nuestro planeta y el espacio sobre él”, dijo a Heaven32.

“Establecimos el SEVÁN red de detectores de partículas hace diez años para monitorear TGE en Europa del Este, Alemania y Armenia. Los aceleradores de electrones con energías de decenas de MeV cubr en grandes volúmenes en la atmósfera y muchos kilómetros cuadrados en la superficie de la Tierra.

“Este enorme flujo va acompañado de la vida en la Tierra a lo largo de sus mil millones de años de evolución y seguramente influye en todos los aspectos del geoespacio y la biosfera”.

Los TGE consisten en campos eléctricos en la atmósfera generados por tormentas eléctricas. Dentro de estos campos eléctricos, los electrones son acelerados a altas velocidades, velocidades cercanas a las de la luz en el vacío, o velocidades relativistas.

Estos se conocen como Avalanchas relativistas de electrones desbocadosimpulsado por el campo eléctrico tanto hacia el suelo como hacia la atmósfera. Son estos electrones los que producen la radiación.

Cuando desaceleran repentinamente, desviados por una colisión con un núcleo atómico en la atmósfera, la pérdida de energía se manifiesta en forma de rayos gamma, una forma de radiación conocida como Radiación Bremsstrahl.

Utilizando su red de detectores, Chilingarian y sus colegas recopilaron datos sobre tormentas eléctricas en toda Europa en 2023, realizando mediciones detalladas de los electrones y la radiación gamma que se produjeron durante los 56 TGE intensos que registraron.

Los TGE más intensos se produjeron principalmente entre mayo y julio, y el más potente se registró en el monte Lomnický štít, en Eslovaquia, en mayo. Para este evento, el flujo de partículas fue 100 veces el nivel normal en buen tiempo. En total hubo siete eventos que superaron el flujo de buen tiempo en más del 75 por ciento.

“Medimos el flujo estable de electrones en la superficie de la Tierra, que cubre cien mil metros cuadrados. Algún mecanismo proporciona esta estabilidad durante un minuto o más”, explicó Chilingarian.

“Un enorme haz de electrones emerge en la nube de tormenta, donde la estructura de carga cambia en la segunda escala. Las descargas atmosféricas matan la diferencia de potencial, pero el flujo es estable. ¡Fue emocionante medirlo!”

Sorprendentemente, los investigadores también descubrieron que el campo eléctrico está mucho más cerca del suelo de lo que esperaban encontrar. Midieron una fuerte intensidad de campo eléctrico hasta 50 metros (164 pies) sobre el suelo.

“Este descubrimiento sorprendió a los meteorólogos, que no lo creyeron hasta que presentamos pruebas exhaustivas”, señaló Chilingarian.

La consistencia de la aceleración, capaz de mantener el flujo de partículas durante varios minutos, así como la baja altura del campo eléctrico, revela nuevos detalles sobre la estructura de los campos eléctricos atmosféricos y de las tormentas que no conocíamos antes.

Por ejemplo, los TGE podrían proporcionar una vía por la cual los rayos pueden llegar al suelo. Y es necesario investigar su papel en la geofísica. Los investigadores han hecho un base de datos TGE de acceso abierto disponibles para que la comunidad científica los explore y analice.

Su investigación sobre tormentas es sólo una parte del trabajo realizado en Aragats. Este año, el Sol ha alcanzado un frenesí a medida que se acerca al máximo solar, el pico de su ciclo de actividad, enviando partículas al espacio impulsadas por eyecciones de masa coronal.

Chilingarian y sus colegas también detectaron eventos solares con el equipo de la cima de la montaña, publicaron tres artículos y un cuarto está en camino.

“Las explosiones violentas en nuestra galaxia también envían partículas de energía ultra alta al sistema solar. Recientemente, Pevatrons, fuentes de 1015 Se descubrieron rayos gamma eV. Analizamos críticamente este descubrimiento basándonos en nuestro conocimiento de la física atmosférica”, dijo Chilingarian a Heaven32.

“¡La sinergia de los aceleradores atmosféricos, espaciales y solares es importante para comprender la naturaleza!”

Los hallazgos se publicarán en Revisión física D.