Los cinturones de radiación que rodean la Tierra son un acelerador de partículas muy eficaz que pueden ayudar a comprender procesos de aceleración en el Sol, en planetas distantes o en zonas alejadas del universo, según un estudio alemán difundido el jueves 10 de septiembre de 2020.
Esos campos magnéticos, conocidos como cinturones de Van Allen, consiguen acelerar electrones hasta energías ultrarrelativistas, según el estudio, dirigido por Hayley Allison y Yuri Shprits, del Centro de Geoinvestigación de Potsdam (GFZ), cerca de Berlín.
Los resultados de la nueva investigación, publicada en ‘Nature Communications’, indican que los electrones alcanzan “energías tan increíbles a nivel local, en el corazón de los cinturones, al tomar toda esta energía de las ondas de plasma”.
Se trata de un proceso “sumamente eficaz”, según un comunicado de GFZ, que recuerda que hasta ahora los científicos suponían que esas energías tan elevadas solo podían alcanzarse mediante dos procesos combinados: “el transporte hacia adentro de partículas desde las regiones externas de la magnetosfera, que las acelera, y una aceleración local de partículas por ondas de plasma”.
El nuevo estudio indica que toda la energía procede de las ondas de plasma, precisó el GFZ, que recordó cuál es el origen de los cinturones magnéticos alrededor de la Tierra.
“Cuando se lanzaron los primeros satélites al espacio, los científicos, dirigidos por James Van Allen, descubrieron inesperadamente las regiones de radiación de partículas de alta energía, que luego recibieron el nombre de su descubridor (…) parecen dos regiones en forma de rosquilla que abarcan nuestro planeta”, explicó el centro alemán.
Para comprender mejor el origen de los cinturones de Van Allen, la NASA lanzó en 2012 la nave espacial gemela Van Allen Probes, con el propósito de atravesar esos anillos gigantes de plasma y realizar mediciones detalladas.
En esas zonas se concentran las partículas electrificadas que más allá de la atmósfera protectora de la Tierra dominan el Universo y de hecho el 99% de este está formado por este gas electrificado, conocido como plasma.
Los anillos o cinturones de Van Allen son las áreas, en las cuales los protones y electrones circulan, en espiral y en gran cantidad, entre los polos magnéticos de la Tierra.
El cinturón de Van Allen interior se extiende desde unos mil kilómetros sobre la superficie terrestre hasta más allá de los 5 mil kilómetros, y el exterior entre los 15 mil y los 20 mil kilómetros.
Las mediciones de la NASA en 2012 incluyeron una gama completa de partículas que se mueven a diferentes velocidades y en diferentes direcciones y ondas de plasma.
“Las ondas de plasma son similares a las ondas que vemos en la superficie del agua, pero de hecho son invisibles a simple vista. Se pueden comparar con las ondas del campo eléctrico y magnético”, recordó el GFZ.
Existen observaciones recientes que revelan que la energía de los electrones en los cinturones puede alcanzar las llamadas energías ultrarrelativistas, con temperaturas superiores a los 100 mil millones de grados Fahrenheit.
“Esos electrones se mueven tan rápido que su energía de movimiento es mucho mayor que su energía de reposo dada por la famosa fórmula E = mc2 formulada por Albert Einstein. Son tan rápidos que el flujo de tiempo se ralentiza significativamente para estas partículas”, explicó el GFZ.
Este descubrimiento “inesperado” de cómo funciona la aceleración de partículas a energías ultrarrelativistas en el espacio cercano a la Tierra, según el GFZ, “puede ayudar a los científicos a comprender los procesos fundamentales de aceleración en el Sol, planetas exteriores cercanos e incluso en los rincones distantes del universo a las que no pueden llegar las donde sondas espaciales”.
