NeoFronteras

El telescopio espacial Fermi ha detectado positrones procedentes de tormentas terrestres.

Uno de los eventos registrados por Fermi. Fuente: Goddard Space Flight Center.

Veíamos hace poco en estas mismas páginas de NeoFronteras un resultado sobre la emisión de rayos gamma desde las tormentas terrestres. Ahora vamos a ver que estos fenómenos atmosféricos además producen antimateria. El descubrimiento ha sido realizado gracias al telescopio espacial Fermi.
Las partículas de antimateria se producirían precisamente gracias a los destellos de rayos gamma terrestres (TGF en sus siglas en inglés*). Se estima que se producen unos 500 TGF todos los días en el mundo, aunque la mayoría pasen desapercibidos.
Según Michael Briggs (del equipo GBM de Fermi) las señales recibidas por Fermi son las primeras pruebas directas de que las tormentas producen haces de antipartículas.
El Fermi se diseñó como detector de rayos gamma de alta energía procedentes del espacio exterior. Pero cuando una partícula de antimateria colisiona con Fermi se aniquila con una partícula de materia produciéndose rayos gamma. En este caso que nos ocupa el detector GBM de Fermi ha detectado fotones gamma con una energía de 511 keV, típica energía de los fotones procedentes de la aniquilación entre positrones y electrones.
Aunque Fermi fue diseñado para observar los eventos de alta energía del Universo, vigilando todo el cielo en busca de este tipo de fenómenos, está proporcionando además valiosa información sobre otros sucesos. Así por ejemplo, desde que fue lanzado en 2008, se han identificado 130 TGF con él. Algunas veces Fermi estaba situado justo encima de alguna tormenta, mientras que unas pocas veces estaba lejos. La presencia de tormentas activas puede saberse gracias a los pulsos electromagnéticos.
En uno de esos casos lejanos el satélite se encontraba sobre Egipto cuando una tormenta se daba en Zambia y por debajo del horizonte según la perspectiva de Fermi (ver imagen). Es decir no había posibilidad de que llegara ningún rayo gamma directamente al viajar éstos en línea recta. Sin embargo, en este caso Fermi puede estar conectado a la tormenta mediante el campo magnético terrestre que puede hacer que los positrones y electrones de alta energía producidos durante la tormenta viajen a otros lugares del globo. Algunos de ellos pueden impactar sobre Fermi directamente.
En este caso así fue y después de recibir el primer impacto, unos 23 milisegundos más tarde, el chorro de positrones alcanzó el “punto espejo” donde su movimiento de invierte. Esto es una prueba de la conexión de antimateria generada por la tormenta, el campo magnético terrestre y Fermi.
Se cree que los TGF se generan en la parte superior de fuertes tormentas eléctricas. Bajo las condiciones adecuadas los campos son tan fuertes que producen una avalancha de electrones que viajan a velocidades relativistas, produciendo rayos gamma cuando son desviados por las moléculas de aire. Pero esta cascada de electrones puede producir fotones gamma tan energéticos como para generar un par de partícula-antipartícula, en este caso un par electrón-positrón. Se pueden producir haces de electrones y positrones que viajan a gran velocidad, algunos de los positrones viajarían hasta interceptar a Fermi produciendo la señal de 511 keV antes mencionada.

* En español serían DGT, pero se prestaría a chiste fácil.

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Fuentes y referencias:
Nota de prensa con vídeos.
Pdf en donde se explica el proceso.
Rayos gamma de origen tormentoso.