Los rayos gamma suelen formarse a consecuencia de cataclismos cósmicos tales como las supernovas, pero las tormentas eléctricas terrestres también energizan suficientemente las partículas para crear poderosos rayos.
Los científicos detectaron por primera vez los rayos gamma de las tormentas a principios de la década de 1990. El Observatorio de Rayos Gamma Compton registró inesperadamente la radiación que se originaba en el suelo mientras observaban una supernova lejana.
«Es asombroso que se produzcan [incluso] en algo tan común con una tormenta eléctrica«, señaló Steven Cummer, ingeniero eléctrico e investigador de relámpagos de la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte.
Aún no se explica cómo se producen los rayos en las nubes de tormenta, tampoco ha podido determinarse la naturaleza de su aparente vínculo con la formación de relámpagos. No obstante, un nuevo estudio encabezado por Teruaki Enoto de la Universidad de Tokio y Harufumi Tsuchiya de RIKEN (Instituto de Investigación Física y Química de Japón) ha permitido entender mejor estos fenómenos.
El equipo dirigió una serie de detectores de rayos gamma hacia dos masas de aire de baja presión que chocaron sobre el Mar de Japón. Los investigadores observaron que los rayos gamma se producían unos 70 segundos después del estallido del relámpago y también determinaron que las explosiones gamma, pueden prolongarse durante casi un minuto.
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Los hallazgos sugieren que lo que desencadena los rayos gamma también podría intervenir en la formación del relámpago y que su origen podría estar vinculado con poderosas partículas conocidas como rayos cósmicos. Estas llueven continuamente desde el espacio.
Los investigadores proporcionan pruebas adicionales de que los rayos cósmicos precipitan la generación de los gamma, al soltar el «electrón semilla» de un átomo de aire. Esto da inicio a una «descomposición descontrolada», proceso en el cual el electrón ioniza las moléculas.
Dichas moléculas se aceleran en campos eléctricos muy altos dentro de la nube de tormenta, y alcanzan intensidades de hasta decenas de millones de voltios. A continuación se forma un grupo de electrones acelerados que pueden emitir rayos gamma.
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«Todos reconocen, de alguna manera, la intervención del proceso básico de la descomposición descontrolada, pero [no se sabe] si debe ser precipitado por un rayo cósmico», señaló Cummer, quien no participó en la nueva investigación japonesa. «Es una teoría atractiva en ciertos aspectos, aunque hay quienes sugieren que no [se requiere] necesariamente del paso de un rayo cósmico».
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«Un aspecto importante de nuestros resultados es la posibilidad de utilizar los rayos gamma para entender cómo se desarrolla el fuerte campo eléctrico de las nubes de tormenta y cómo ocurren las descargas de relámpagos», afirmó Enoto.
Los campos eléctricos de las tormentas parecen ser demasiado débiles para formar relámpagos. Todavía los investigadores no han logrado esclarecer cómo se producen. También se ha sugerido con anterioridad que los rayos cósmicos pueden actuar como disparadores de las descargas.
Los investigadores tratan de hallar una relación exacta entre la descomposición descontrolada y el rayo, y sobre todo si dicha conexión se aplica sólo a ciertos tipos de relámpagos o a ciertas áreas de tormenta. Los rayos gamma de las nubes también podrían explicar procesos cósmicos más complejos, añadió Enoto.
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