Algunas tormentas solares registradas en la última década se mostraron capaces de acelerar partículas en la magnetosfera de la Tierra hasta casi la velocidad de la luz. La misión Van Allen Probes de la NASA, que constaba de dos satélites y sondeó los cinturones de radiación de nuestro planeta entre los años 2012 y 2019, registró múltiples electrones rápidos durante estas tormentas, además de otras tormentas que no los aceleraban.
Un equipo de físicos colaboradores con el Centro Helmholtz de Potsdam (Alemania) ha investigado a qué se debe la diferencia en la energía de los electrones interceptados en circunstancias similares. Según su estudio recientemente publicado, esta aceleración tiene que ver con la densidad del plasma (la mezcla de partículas cargadas, considerada el cuarto estado de agregación de la materia), un parámetro que los autores califican de «muy difícil de medir directamente».
Precisamente las condiciones de «agotamiento del plasma en frío extremo» tienen como efecto que la energía de los electrones aumente de cientos de kiloelectronvoltios a más de 7 megaelectronvoltios, según los nuevos datos. Este cambio solo ocurría cuando la densidad del plasma descendía a valores tan bajos como diez partículas por centímetro cúbico (un valor diez veces inferior al habitual) durante las mediciones orbitales.
Los investigadores conjeturan que los electrones pueden tomar energía de las ondas del plasma y que este mecanismo puede ser común con las magnetosferas de planetas como Júpiter y Saturno, según un comunicado del Centro Helmholtz difundido el 2 de febrero. Para acelerarse hasta velocidades próximas a la de la luz, las partículas no necesitan, como se suponía antes, un proceso de dos etapas: que primero viajaran desde la región exterior de la magnetosfera hacia el cinturón interior de radiación y luego se dispararan en dirección opuesta.
Los cinturones de radiación, el superior y el inferior, de donde provienen estos veloces electrones, tienen en su conjunto la forma de una rosquilla que se extiende hasta 20.000 kilómetros sobre las regiones ecuatoriales del planeta (con un hueco sobre las regiones polares). Son un fenómeno descrito por primera vez hace diez años y llevan el nombre de James Van Allen, su descubridor, en honor del cual también se bautizó la misión de la NASA que los estudió. El año pasado los científicos se refirieron a estos cinturones de Van Allen un «gigantesco acelerador de partículas en el cielo».
Estas nuevas estimaciones han sido posibles gracias a la aplicación de un modelo digital a los datos sobre la densidad del campo magnético y del plasma, entre otros posibles factores, obtenidos durante el vuelo de las sondas de la misión Van Allen Probes.
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