Observatorio en Puebla detecta el rayo de energía más potente del Sol, pero su origen es un misterio
“Pensábamos que entendíamos esta estrella, pero no es así”
Un equipo de astrónomos ha descubierto los rayos de luz de mayor energía jamás observados procedentes del Sol. El hallazgo plantea más interrogantes sobre cómo se emite dicha radiación desde la atmósfera solar.
Desde la década de 1990, los científicos han observado que el Sol emite muchos tipos diferentes de radiación de alta energía, como los rayos gamma, tal y como se esperaba a partir de las predicciones teóricas.
Pero ahora, un nuevo estudio basado en seis años de datos que se publicó el 3 de agosto en la revista Physical Review Letters descubrió que hay más de este tipo de luz, conocida como rayos gamma, procedente del Sol a niveles de energía mucho más altos de lo que se había previsto.
“El Sol es más sorprendente de lo que creíamos. Pensábamos que entendíamos esta estrella, pero no es así”, escribió la coautora del estudio, Mehr Un Nisa, de la MSU (Universidad Estatal de Michigan).
Aunque este tipo de radiación no llega a la superficie de la Tierra, tiende a crear “señales reveladoras” que pueden observarse en la atmósfera.
Los científicos realizaron la innovadora observación trabajando con el Observatorio de rayos gamma HAWC (High Altitude Water Cherenkov), situado en las faldas del volcán Sierra Negra, cerca de Puebla (México), a unos 4.100 m de altitud (13.500 pies).
El observatorio tiene un aspecto muy diferente del telescopio típico y está diseñado específicamente para observar los rayos gamma y los rayos cósmicos que se producen en los entornos más extremos del universo, como las explosiones de supernovas.
Utiliza una red de 300 grandes tanques de agua (cada uno de ellos lleno con unas 200 toneladas métricas de agua) situados entre dos picos de volcanes inactivos en México.
Aquí, el HAWC observa las secuelas de los rayos gamma que chocan con el aire en la atmósfera, al crear lo que se denominan lluvias de aire, que son como explosiones de partículas invisibles a simple vista.
En dichas interacciones, la energía de los rayos gamma se redistribuye en fragmentos de partículas y luz visibles para el HAWC.
Analizando datos de tales interacciones desde 2015, la Dra. Nisa y su equipo habían adquirido suficientes datos en 2021 para empezar a examinar los rayos gamma del Sol con suficiente escrutinio.
Se sabe que el Sol emite energía en distintas longitudes de onda, algunas más abundantes que otras.
Una de ellas es la luz visible, que transporta una energía de aproximadamente 1 electronvoltio.
En comparación, los rayos gamma que observaron la Dra. Nisa y su equipo tenían alrededor de 1 billón de electronvoltios, o 1 teraelectronvoltio (1 TeV).
A los investigadores no solo les sorprendió el nivel de energía, sino también les llamó la atención la elevada cantidad de rayos detectados.
“Tras el análisis de seis años de datos, llamó la atención este exceso de rayos gamma. Cuando lo vimos por primera vez, pensamos, ‘Lo arruinamos totalmente. El Sol no puede ser tan brillante a estas energías’”, explica la física, que pronto se incorporará a la facultad de la MSU.
Ya en la década de 1990, los científicos habían teorizado que el Sol podía producir rayos gamma cuando los rayos cósmicos procedentes de fuentes como un agujero negro o una supernova chocaban con los protones del Sol.
Pero también se planteó la hipótesis de que sería muy raro que estos rayos gamma llegaran a la Tierra. En aquel momento no se disponía de instrumentos capaces de detectar estos rayos gamma de alta energía.
Posteriormente, en 2011, el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA realizó la primera observación de rayos gamma con energías de más de mil millones de electronvoltios.
Pero las mediciones de los rayos gamma del Sol que tomó este telescopio alcanzaron un máximo de unos 200 mil millones de electronvoltios.
La última observación es la primera vez que los científicos demuestran que las energías de los rayos solares pueden alcanzar el rango de los TeV (hasta casi 10 TeV), que podría ser el máximo, según la Dra. Nisa.
Pero los investigadores aún no saben exactamente cómo alcanzan energías tan altas estos rayos gamma.
El papel de los campos magnéticos del Sol en este fenómeno también sigue siendo incierto.
“Los modelos teóricos actuales son incapaces de explicar los detalles de cómo los campos magnéticos solares dan forma a estas interacciones”, escriben los investigadores.
“Esto demuestra que el HAWC está ampliando nuestros conocimientos sobre nuestra galaxia a las energías más altas y está abriendo interrogantes sobre nuestro propio Sol. Nos hace ver las cosas desde otra perspectiva”, afirma la Dra. Nisa.
Traducción de Michelle Padilla