Descubren un trino misterioso que llega desde el espacio exterior

En la d¨¦cada de 1960, los cient¨ªficos de la base Halley, en la Ant¨¢rtida, comenzaron a escuchar unas ondas misteriosas que se originaban sobre el ecuador de la Tierra. Sus receptores de radio estaban registrando unas intensas r¨¢fagas de electrones que sacuden la magnetosfera, la capa creada por el campo magn¨¦tico terrestre que protege la vida de la radiaci¨®n espacial. Cuando esas se?ales se convert¨ªan en sonido, se escuchaba una especie de silbido que se podr¨ªa confundir con el trino de algunos p¨¢jaros al amanecer.

Despu¨¦s, se ha visto que en Saturno y J¨²piter tambi¨¦n se escucha este coro y se pensaba que estaba gobernado por el campo magn¨¦tico 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 kil¨®metros sobre su superficie. Ahora, un equipo que publica sus resultados en la revista Nature sugiere que tambi¨¦n se pueden localizar mucho m¨¢s all¨¢, en el espacio profundo. A por lo menos 160.000 kil¨®metros de distancia.

¡°Durante m¨¢s de 70 a?os, los cient¨ªficos han cre¨ªdo que estas ondas solo pueden generarse en las regiones cercanas a los planetas donde est¨¢ presente un campo magn¨¦tico dipolar, que se ha propuesto como el factor clave que controla la generaci¨®n y propagaci¨®n de las ondas de coro¡±, explica Chengming Liu, investigador de la Escuela de Ciencias del Espacio y la Tierra, Universidad Beihang, en Pek¨ªn (China), y uno de los l¨ªderes del estudio. ¡°En nuestro art¨ªculo, presentamos una observaci¨®n inesperada de estas ondas lejos de la Tierra, donde no hay un campo magn¨¦tico dipolar, y revelamos un mecanismo fundamental para la generaci¨®n de ondas, que puede operar en cualquier lugar del espacio¡±, a?ade.

El hallazgo tiene inter¨¦s cient¨ªfico, pero tambi¨¦n pr¨¢ctico. Las ondas de coro pueden provocar radiaci¨®n peligrosa para los astronautas o los sat¨¦lites y conocer con detalle c¨®mo se producen permitir¨ªa predecir su aparici¨®n y aplicar medidas de protecci¨®n. ¡°Las ondas de coro son unas de las ondas m¨¢s intensas en el espacio, pueden acelerar electrones hasta energ¨ªas ultraaltas y, por lo tanto, causar radiaciones que afectan a los humanos y a los dispositivos electromagn¨¦ticos en las naves espaciales¡±, explica Liu. ¡°As¨ª como nos preocupamos por la lluvia y el viento en la superficie terrestre, debemos preocuparnos por el clima espacial en el espacio¡±, ejemplifica.

La teor¨ªa m¨¢s aceptada sobre la formaci¨®n de las ondas de coro dice que aparecen por lo que se conoce como una inestabilidad de plasma. Los electrones atrapados en el campo magn¨¦tico de la Tierra, que componen ese plasma, se suelen mover de forma ordenada, en espiral, en torno a las l¨ªneas de ese campo magn¨¦tico. Pero de vez en cuando ese orden se trastoca. El movimiento de los electrones genera las ondas electromagn¨¦ticas de coro, que giran en la misma direcci¨®n que estas part¨ªculas, y cuando ondas y electrones tienen la misma frecuencia y giran al mismo ritmo, se produce una resonancia, y las ondas transfieren energ¨ªa a los electrones. Ese impulso com¨²n acelera los electrones y genera los estallidos de ondas de plasma que atraviesan el campo magn¨¦tico de la Tierra y suenan como aves al alba cuando la se?al de radio se convierte en sonido.

La detecci¨®n de esta se?al 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 sat¨¦lites MMS (Misi¨®n Magnetosf¨¦rica Multiescala) de la NASA. En la informaci¨®n recogida por el sat¨¦lite, el equipo liderado por Chengming Liu y Jinbin Cao, de la Escuela de Ciencias del Espacio y la Tierra de la Universidad Beihang, en Pek¨ªn (China), encontr¨® ondas que duraban una d¨¦cima de segundo y pasaban r¨¢pidamente de una frecuencia grave a una aguda, como sucede con las ondas de coro observadas m¨¢s cerca de la Tierra. Para los autores, esto indica que el proceso de formaci¨®n puede ser similares en ambas regiones, aunque el entorno sea diferente, y que las ondas se podr¨ªan formar en cualquier lugar del espacio, siempre que se diesen las condiciones adecuadas.

El conocimiento sobre las ondas coro, adem¨¢s 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 pr¨¢cticas. Comprender mejor c¨®mo se generan y se propagan puede ayudar a hacer m¨¢s seguros los viajes espaciales para los astronautas. Ahora, la prolongada exposici¨®n a la radiaci¨®n espacial es uno de los principales obst¨¢culos para un viaje tripulado a Marte. Estas ondas chirriantes tambi¨¦n est¨¢n relacionadas con la forma en que los electrones se dispersan por la atm¨®sfera para formar auroras difusas y pulsantes, y comprender su naturaleza puede ser ¨²til para mitigar los efectos de estas tormentas en las redes de comunicaci¨®n y energ¨ªa de la Tierra.

En el espacio, este fen¨®meno tambi¨¦n explica la aceleraci¨®n de electrones en los cinturones de radiaci¨®n que rodean nuestro planeta, algo que afecta a la seguridad de los sat¨¦lites. ¡°Nuestra investigaci¨®n revela que la excitaci¨®n de estas fluctuaciones surge de un mecanismo f¨ªsico fundamental y una vez que entendamos c¨®mo se generan, podremos intentar controlar su producci¨®n, evitando as¨ª que representen riesgos para los astronautas y los sat¨¦lites¡±, indica Liu. ¡°Por ejemplo, descubrimos que la excitaci¨®n de estas fluctuaciones est¨¢ relacionada con un movimiento particular de los electrones, espec¨ªficamente los huecos de electrones mencionados en el art¨ªculo. Si logramos llenar estos huecos de electrones, ser¨¢ m¨¢s dif¨ªcil que se exciten estas fluctuaciones, permiti¨¦ndonos limitar su generaci¨®n. Este enfoque es algo similar a c¨®mo prevenimos la lluvia en la Tierra mediante intervenci¨®n humana¡±, concluye Liu.