Detectan la radiación de mayor energía jamás registrada emitida por el Sol

Los investigadores creían que muchos parámetros relacionados con el Sol ya estaban determinados con certeza por la ciencia, pero un nuevo hallazgo vuelve a ponerlos en duda. En un descubrimiento sin precedentes, los científicos detectaron que el Sol emitía una cantidad extraordinaria de rayos gamma, conocidos por transportar la mayor cantidad de energía de cualquier otra longitud de onda en el espectro electromagnético. Esto marca la radiación más potente jamás documentada proveniente de la estrella anfitriona de nuestro planeta, abriendo nuevas incógnitas sobre su dinámica.

Un equipo internacional de científicos, liderado por investigadores de la Universidad Estatal de Michigan, en Estados Unidos, ha concretado el descubrimiento de la luz de mayor energía jamás observada proveniente desde el Sol. Además, revelaron que este tipo de luz, conocida como rayos gamma, es sorprendentemente brillante, registrando un caudal energético muy superior al que se estimaba hasta hoy. Sus conclusiones forman parte de un nuevo estudio, publicado recientemente en la revista Physical Review Letters.

Un punto clave en este descubrimiento es que los investigadores trabajaron en el Observatorio Cherenkov de agua a gran altitud, o HAWC. Como la luz de alta energía no llega a la superficie terrestre, los rayos gamma que provienen del Sol pueden detectarse mediante las firmas reveladoras que producen. HAWC es especial para eso, porque trabaja durante todo el día y posee las características técnicas indicadas. 

Un telescopio único

Según una nota de prensa, HAWC no es un telescopio convencional: no posee un tubo equipado con lentes de vidrio, sino que se trata de una red de 300 grandes tanques, cada uno repleto con unas 200 toneladas métricas de agua. La red está ubicada entre dos picos de volcanes inactivos en México, a casi 4.000 metros sobre el nivel del mar.

Gracias a esta estructura y desde este punto de vista, pueden observarse las consecuencias de los rayos gamma que golpean el aire en la atmósfera. Tales colisiones crean lo que se llama “duchas de aire”, que los científicos definen como explosiones o "lluvias" de partículas que son imperceptibles a simple vista. Sin embargo, con los instrumentos indicados es posible apreciar que esas partículas dejan “firmas” únicas, que los investigadores utilizaron en el nuevo estudio para redescubrir el poder de las emisiones provenientes del Sol.

En otras palabras, cuando estas partículas interactúan con el agua en los tanques de HAWC, crean lo que se conoce como “radiación Cherenkov”, que se puede detectar con los instrumentos del observatorio. Los especialistas comenzaron a recopilar datos en 2015: ya en 2021, el equipo había acumulado una cantidad considerable de datos para comenzar a examinar los rayos gamma del Sol con suficiente información relevante y una base sólida.

Más energía de la imaginada

En la década de 1990, los científicos predijeron que el Sol podría producir rayos gamma cuando los rayos cósmicos de alta energía chocan contra los protones de la estrella. Sin embargo, también plantearon que sería extraño ver que estos rayos gamma lleguen a la Tierra. En ese momento, además, no existía un instrumento capaz de detectar rayos gamma de tan alta energía: la primera observación de rayos gamma con energías de más de 1.000 millones de electronvoltios provino del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi de la NASA, en 2011.

Ahora, los datos del nuevo estudio muestran que los rayos gamma observados tenían alrededor de 1 billón de electronvoltios, o 1 teraelectronvoltio (1 TeV). No solo fue sorprendente este nivel de energía, sino también el hecho de que estaban logrando detectarla. “Después de observar los datos de seis años, apareció este exceso de rayos gamma. Cuando lo vimos por primera vez, pensamos que era un error, que el Sol no podía alcanzar ese nivel de energía”, indicó en el comunicado Mehr Un Nisa, uno de los autores principales de la investigación.

Luego de confirmar los datos, el equipo ha demostrado por primera vez que las energías de los rayos del Sol se extienden en el rango de teraelectronvoltios (TeV), hasta casi 10 TeV, que parece ser el máximo. Por el momento, el descubrimiento ha generado más preguntas que respuestas: los científicos aún no comprenden cómo exactamente estos rayos gamma alcanzan energías tan altas y qué papel juegan los campos magnéticos del Sol en este fenómeno. Cuando lo hagan, otro importante misterio sobre el astro rey habrá sido resuelto.

Referencia

Discovery of Gamma Rays from the Quiescent Sun with HAWC. A. Albert, Mehr Un Nisa et al. (HAWC Collaboration). Physical Review Letters (2023). DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.051201