Extraña receta produce los potencialmente devastadores electrones asesinos

Tomemos un manojo de electrones que se mueven rápidamente, pongámolos en órbita y golpeémoslos después con las ondas de choque de una tormenta solar. ¿Qué obtenemos? Electrones asesinos. Esta es la sorprendente receta revelada por la misión Cluster de la ESA.

La magnetosfera terrestre sufriendo las embestidas de las tormentas solares
Los electrones asesinos son partículas altamente energéticas atrapadas en el cinturón de radiación exterior de la Tierra, que se extiende entre 12.000 y 64.000 km por encima de la superficie del planeta. Durante las tormentas solares su número crece por lo menos diez veces y que pueden ser desalojados de su ubicación, lo que representa una amenaza para los satélites. Como el nombre sugiere, los electrones asesinos tienen la energía suficiente para penetrar el blindaje de los satélites y provocar descargas de rayos microscópicas. Si estas descargas eléctricas tienen lugar en componentes vitales, el satélite puede ser dañado o incluso inutilizado.
El 7 de noviembre de 2004, el Sol atacó con una tormenta solar en dirección a la Tierra. Estaba compuesta por una onda de choque interplanetaria seguida por una nube magnética de gran tamaño. Cuando la primera onda de choque barrió el satélite de vigilancia solar de la ESA/NASA, la velocidad del viento solar (el flujo constante de partículas solares) de repente aumentó de 500 km/s a 700 km/s.
La constelación de Cluster
Poco después, la onda expansiva golpeó la burbuja magnética protectora de la Tierra, conocida como magnetosfera. El impacto provocado por la onda de choque que se propaga dentro de la magnetosfera a más de 1200 km/s en órbita geoestacionaria (36 000 km de altitud) alrededor de la Tierra. La cantidad de electrones energéticos en el cinturón de radiación externo empezó a aumentar también, de acuerdo a los datos de los instrumentos RAPID (investigación con detectores de imagen adaptativa de partículas) de los satélites Cluster. Los cuatro satélites Cluster circulan en una órbita elíptica, acercándose hasta 19.000 km y alejándose hasta 119.000 km.
Comprender el origen de los electrones asesinos ha sido un asunto importante para los investigadores del "tiempo espacial". Gracias a los datos anteriores recogidos por Cluster y otras misiones espaciales, los científicos propusieron dos mecanismos por los cuales los electrones pueden ser acelerados a semejantes niveles de energía perjudiciales. Uno se basa en ondas de muy baja frecuencia (VLF), de 3-30 kHz, la otra en ondas de frecuencia ultra bajas (ULF), de 0.001-1 Hz. Esta último trabajo de investigación resuelve el problema.
Tremenda fulguración solar del 4 de noviembre de 2004 (parte inferior derecha del disco solar)
¿Cuáles son las ondas son responsables? Ambas. "Tanto las ondas VLF como las ULF aceleran los electrones en los cinturones de radiación de la Tierra, pero a diferentes ritmos. Las ondas ULF son mucho más rápidas que las VLF, debido a su amplitud mucho mayor", señala Qiugang Zong de la Universidad de Pekín (China) y la Universidad de Massachusetts Lowell (Estados Unidos), autor principal del artículo que describe este resultado.
Los datos muestran que los electrones asesinos son producto de un proceso de dos fases. La aceleración inicial es debida a un fuerte choque relacionado con la compresión del campo magnético. Inmediatamente después del impacto de la onda de choque interplanetaria, las líneas del campo magnético de la Tierra comienzan a tambalearse a frecuencias ultrabajas. A su vez, estas ondas se descubrió que efectivamente aceleran los electrones después del primer paso, hasta convertirlos en electrones asesinos.
Aunque el análisis ha sido largo, los resultados han merecido la pena esperar. Ahora los astrónomos saben cómo se aceleran los electrones asesinos. "Los datos de los cuatro satélites Cluster permitieron identificar las ondas de frecuencia ULF capaces de acelerar electrones", explica Malcolm Dunlop, del Rutherford Appleton Laboratory, Didcot (Reino Unido) y coautor de este estudio.
Gracias a este análisis de los datos de Cluster, si los electrones asesinos resultasen eyectados hacia la Tierra, sabemos ahora que pueden golpear la atmósfera en tan sólo 15 minutos. "Estos nuevos descubrimientos nos ayudan a mejorar los modelos de predicción de la radiación ambiental en la que se nueven los satélites y los astronautas. Con la actividad solar en ascenso hasta ahora, esperamos más choques de este tipo en la magnetosfera de en los próximos meses y años", añade Escoubet Philippe, director de la misión Cluster de la ESA.
Fuente original ESA
Publicado en Odisea cósmica¡Suscríbete Ya!