Descubren un trino misterioso que llega desde el espacio exterior
Las ondas coro, que afectan a la seguridad de los astronautas o los satélites, se han encontrado en un lugar donde no se creía posible su existencia
En la década de 1960, los científicos de la base Halley, en la Antártida, comenzaron a escuchar unas ondas misteriosas que se originaban sobre el ecuador de la Tierra. Sus receptores de radio estaban registrando unas intensas ráfagas de electrones que sacuden la magnetosfera, la capa creada por el campo magnético terrestre que protege la vida de la radiación espacial. Cuando esas señales se convertían en sonido, se escuchaba una especie de silbido que se podría confundir con el trino de algunos pájaros al amanecer.
Después, se ha visto que en Saturno y Júpiter también se escucha este coro y se pensaba que estaba gobernado por el campo magnético que generan los planetas entre sus polos. El origen de ese trino espacial se suele encontrar cerca de ellos, en el caso de la Tierra, a menos de 51.000 kilómetros sobre su superficie. Ahora, un equipo que publica sus resultados en la revista Nature sugiere que también se pueden localizar mucho más allá, en el espacio profundo. A por lo menos 160.000 kilómetros de distancia.
“Durante más de 70 años, los científicos han creído que estas ondas solo pueden generarse en las regiones cercanas a los planetas donde está presente un campo magnético dipolar, que se ha propuesto como el factor clave que controla la generación y propagación de las ondas de coro”, explica Chengming Liu, investigador de la Escuela de Ciencias del Espacio y la Tierra, Universidad Beihang, en Pekín (China), y uno de los líderes del estudio. “En nuestro artículo, presentamos una observación inesperada de estas ondas lejos de la Tierra, donde no hay un campo magnético dipolar, y revelamos un mecanismo fundamental para la generación de ondas, que puede operar en cualquier lugar del espacio”, añade.
El hallazgo tiene interés científico, pero también práctico. Las ondas de coro pueden provocar radiación peligrosa para los astronautas o los satélites y conocer con detalle cómo se producen permitiría predecir su aparición y aplicar medidas de protección. “Las ondas de coro son unas de las ondas más intensas en el espacio, pueden acelerar electrones hasta energías ultraaltas y, por lo tanto, causar radiaciones que afectan a los humanos y a los dispositivos electromagnéticos en las naves espaciales”, explica Liu. “Así como nos preocupamos por la lluvia y el viento en la superficie terrestre, debemos preocuparnos por el clima espacial en el espacio”, ejemplifica.
La teoría más aceptada sobre la formación de las ondas de coro dice que aparecen por lo que se conoce como una inestabilidad de plasma. Los electrones atrapados en el campo magnético de la Tierra, que componen ese plasma, se suelen mover de forma ordenada, en espiral, en torno a las líneas de ese campo magnético. Pero de vez en cuando ese orden se trastoca. El movimiento de los electrones genera las ondas electromagnéticas de coro, que giran en la misma dirección que estas partículas, y cuando ondas y electrones tienen la misma frecuencia y giran al mismo ritmo, se produce una resonancia, y las ondas transfieren energía a los electrones. Ese impulso común acelera los electrones y genera los estallidos de ondas de plasma que atraviesan el campo magnético de la Tierra y suenan como aves al alba cuando la señal de radio se convierte en sonido.
La detección de esta señal lejana, en el lado opuesto al Sol, donde el empuje del viento estelar alarga y distorsiona la magnetosfera, se produjo en 2019, gracias al cuarteto de satélites MMS (Misión Magnetosférica Multiescala) de la NASA. En la información recogida por el satélite, el equipo liderado por Chengming Liu y Jinbin Cao, de la Escuela de Ciencias del Espacio y la Tierra de la Universidad Beihang, en Pekín (China), encontró ondas que duraban una décima de segundo y pasaban rápidamente de una frecuencia grave a una aguda, como sucede con las ondas de coro observadas más cerca de la Tierra. Para los autores, esto indica que el proceso de formación puede ser similares en ambas regiones, aunque el entorno sea diferente, y que las ondas se podrían formar en cualquier lugar del espacio, siempre que se diesen las condiciones adecuadas.
El conocimiento sobre las ondas coro, además de acercarnos a los mecanismos que gobiernan el cosmos y desvelar el origen de los misteriosos silbidos que se empezaron a escuchar en la base Halley, tiene aplicaciones prácticas. Comprender mejor cómo se generan y se propagan puede ayudar a hacer más seguros los viajes espaciales para los astronautas. Ahora, la prolongada exposición a la radiación espacial es uno de los principales obstáculos para un viaje tripulado a Marte. Estas ondas chirriantes también están relacionadas con la forma en que los electrones se dispersan por la atmósfera para formar auroras difusas y pulsantes, y comprender su naturaleza puede ser útil para mitigar los efectos de estas tormentas en las redes de comunicación y energía de la Tierra.
En el espacio, este fenómeno también explica la aceleración de electrones en los cinturones de radiación que rodean nuestro planeta, algo que afecta a la seguridad de los satélites. “Nuestra investigación revela que la excitación de estas fluctuaciones surge de un mecanismo físico fundamental y una vez que entendamos cómo se generan, podremos intentar controlar su producción, evitando así que representen riesgos para los astronautas y los satélites”, indica Liu. “Por ejemplo, descubrimos que la excitación de estas fluctuaciones está relacionada con un movimiento particular de los electrones, específicamente los huecos de electrones mencionados en el artículo. Si logramos llenar estos huecos de electrones, será más difícil que se exciten estas fluctuaciones, permitiéndonos limitar su generación. Este enfoque es algo similar a cómo prevenimos la lluvia en la Tierra mediante intervención humana”, concluye Liu.