Un estallido de rayos gamma afectó a la estabilidad de la atmósfera terrestre

Barcelona/El 9 de octubre de 2022, un intensísimo estallido de rayos gamma, conocido por el acrónimo anglosajón GRB, causó una perturbación ionosférica intensa y duradera en la atmósfera terrestre. Ocurrió sobre la India y el flujo de fotones iluminó Europa, África, Asia y parte de Australia.

Este descubrimiento, recogido en un estudio recién publicado en Nature Communications, nos habla de la fragilidad de la vida en la Tierra frente a algunos eventos cósmicos. Si la ionosfera fuese destruida puntualmente por un GRB ocurrido en una galaxia más cercana o en la propia Vía Láctea, la vida en nuestro planeta podría quedar expuesta a la radiación nociva que nos llega desde el espacio durante días o meses.

En función del tiempo en que la ionosfera estuviese inoperativa, esa radiación afectaría significativamente a la vida en la superficie terrestre y la marina.

El estallido del 2022 produjo una gran variación del campo eléctrico ionosférico de la atmósfera terrestre. Ese GRB, que probablemente engendró un agujero negro, duró alrededor de siete minutos, pero fue visible con telescopios durante más de diez horas después de la detección inicial.

Estos energéticos eventos emiten tantísima radiación que se producen cuando una estrella de gran masa, en su colapso gravitatorio durante la fase supernova, implosiona para formar una estrella de neutrones o un agujero negro

Estos estallidos de rayos gamma son explosiones tremendamente energéticas que suelen observarse en galaxias distantes. Emiten intensa radiación en forma de ráfagas que pueden ser tan breves como unos milisegundos o, a veces, durar horas.

Tras un destello inicial de rayos gamma suele ocurrir un resplandor de mayor duración en longitudes de onda más largas como los rayos X, ultravioleta, óptico, infrarrojo, microondas y radio.

En general, estos energéticos eventos emiten tantísima radiación que se producen cuando una estrella de gran masa, en su colapso gravitatorio durante la fase supernova, implosiona para formar una estrella de neutrones o un agujero negro.

A veces se han observado también estallidos de rayos gamma producidos por la fusión de estrellas binarias de neutrones, eventos también de gran energía.

La titánica furia de estos fenómenos se desparrama por el universo a la velocidad de la luz.

Ahí fuera existe un universo extremadamente violento y productor de radiación. ¿Pueden afectar estos estallidos a la atmósfera terrestre?

La Tierra está constantemente sometida a la influencia de potentes rayos cósmicos que, por lo general, no afectan a la estabilidad de la atmósfera, porque llegan de manera aislada.

Gracias al campo magnético terrestre, la atmósfera superior, conocida como ionosfera, posee una estructura que nos protege de la radiación solar y de los rayos cósmicos pero, dada su naturaleza electrostática, puede verse afectada por una lluvia de radiación energética procedente de un estallido de rayos X.

Hasta la fecha no había una evidencia realmente clara pues, para nuestra fortuna, estos eventos GRB de muy alta energía no son muy frecuentes.

La primera evidencia obtenida de la influencia de un GRB en la atmósfera superior terrestre la obtuvo el equipo del japonés Y. Tanaka. Los investigadores identificaron una señal transitoria de baja frecuencia causada por un intenso estallido de rayos gamma ocurrido el 27 de diciembre de 2004. Ese flujo de radiación tan intenso indujo una variación en la resonancia ionosférica de Schumann que fue detectada por estaciones electromagnéticas terrestres.

La estabilidad de ionización de la atmósfera superior tiene un papel fundamental para la evolución y la resistencia de la vida en la Tierra, y con el nuevo evento ahora descrito se acumula más evidencia de que el planeta que habitamos no es ajeno al efecto de las explosiones cósmicas por GRB de muy alta energía.

El GRB que nos ocupa fue enormemente energético, posiblemente uno de los más intensos que haya habido en toda la historia de la humanidad.

Se trató de un estallido tremendamente brillante y duradero (catalogado como GRB221009A). Lo detectaron los observatorios espaciales de rayos X y gamma, concretamente AGILE, Fermi, INTEGRAL, MAXI y Swift.

Su seguimiento fue observado por buena parte de los grandes telescopios en el espacio y en tierra. En particular, el observatorio de rayos gamma INTEGRAL obtuvo datos reveladores mediante su espectrómetro SPI (SPectrometer of Integral) y también con el generador de imágenes IBIS. Esos datos revelaron una potente señal de fotones, seguida por un intenso resplandor de rayos gamma.

Han encontraron evidencia de que uno de esos estallidos de rayos gamma tuvo efectos apreciables sobre la atmósfera

El seguimiento óptico realizado por el equipo de Antonio de Ugarte Postigo del Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC) con el sistema OSIRIS de espectroscopía integrada de resolución empleando el Gran Telescopio Canarias (GTC) de 10,4 m permitió confirmar la presencia de un fuerte resplandor óptico que sugiere que su origen fue una supernova, justo cuando esa estrella gigante se transformaba en un agujero negro.

Esos datos revelaron una potente señal de fotones, bien localizada, seguida por un intenso resplandor de rayos gamma.

Para conocer la influencia de ese estallido de rayos gamma, Mirko Piersanti y sus colegas han analizado datos ionosféricos adquiridos por satélites y estaciones terrestres. Han encontraron evidencia de que uno de esos estallidos de rayos gamma tuvo efectos apreciables sobre la atmósfera.

Concretamente, causó una perturbación ionosférica intensa y duradera que indujo una variación del campo eléctrico ionosférico superior, correlacionada con el estallido de rayos gamma.

Así pues, empleando observaciones desde satélites y un nuevo modelo analítico, el equipo de Piersanti ha demostrado que el estallido conocido como GRB221009A tuvo un profundo impacto sobre la conductividad ionosférica de la atmósfera terrestre, causando una perturbación no solo en la parte inferior de la ionosfera sino también en la ionosfera superior.

Todo ello no puede hacer sino hacernos pensar en la necesidad de seguir invirtiendo para estudiar estos fenómenos y protegernos de ellos. La instrumentación puntera de la que disponemos hoy en día permite hacer avances multidisciplinares que nos permiten cuantificar lo frágil de nuestra propia existencia, siempre ligada al azar cósmico.

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Nota de la Redacción: Este artículo se publicó originalmente en The Conversation y se reproduce con licencia Creative Commons.

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