Descubren el origen atmosférico que provoca los rayos

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania (Penn State, EEUU) reveló los mecanismos físicos que desencadenan los rayos en el interior de las nubes de tormenta. Según explicaron en Journal of Geophysical Research, los fuertes campos eléctricos presentes en las nubes aceleran electrones que chocan con moléculas como el nitrógeno y el oxígeno, generando rayos X e iniciando una avalancha de electrones y fotones de alta energía. Esta reacción en cadena se considera la chispa inicial de la mayoría de los rayos naturales.

“Nuestros hallazgos proporcionan la primera explicación precisa y cuantitativa de cómo se originan los rayos en la naturaleza”, afirmó Victor Pasko, profesor de ingeniería eléctrica en la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Ciencias de la Computación de Penn State. “Conectan los rayos X, los campos eléctricos y la física de las avalanchas de electrones”, añadió, subrayando que su modelo enlaza por primera vez fenómenos que antes se estudiaban por separado.

El equipo utilizó modelos matemáticos para reproducir fenómenos fotoeléctricos en la atmósfera, en los que electrones relativistas generados por rayos cósmicos se multiplican dentro de las nubes, emitiendo ráfagas de fotones de alta energía. Este fenómeno, conocido como destello terrestre de rayos gamma, incluía emisiones invisibles de rayos X y señales de radio. Estas ráfagas ocurren en milisegundos, pero contienen información crucia.

Zaid Pervez, estudiante de doctorado, comparó los resultados del modelo con datos obtenidos por sensores terrestres, satélites y aviones. “Explicamos cómo ocurrían los eventos fotoeléctricos, qué condiciones debían darse en las nubes para iniciar la cascada de electrones y qué causaba la variedad de señales de radio”, detalló. También analizó las llamadas “descargas internubladas compactas”, que surgen en zonas muy localizadas dentro de las nubes.

“En nuestro modelo, los rayos X de alta energía producidos por avalanchas de electrones relativistas generaban nuevos electrones semilla, que amplificaba estas avalanchas”, señaló Pasko. “Esto explicaba por qué estos destellos de rayos gamma surgían de regiones fuente que parecían ópticamente tenues y radiosilentes”, concluyó.