Nuestra estrella madre resulta que emite rayos gamma mucho más potentes de lo que se pensaba. Estos rayos gamma tienen una energía de alrededor de 1 tera electrón voltio, poniendo patas arriba nuestra comprensión del sol.
Hasta ahora, los astrónomos creían tener una buena imagen de nuestro Sol. Pero un nuevo estudio demuestra que aún queda mucho por aprender. De hecho, utilizando un telescopio único, los investigadores han detectado una luz brillante que bate récords. “El Sol nos cogió por sorpresa”, afirma el investigador Mehr Un Nisa. “Creíamos que entendíamos esta estrella, pero parece que no es así”.
Energía: radiación gamma
El Sol emite potentes energías diferentes. Algunas de ellas pueden verse en la luz visible. Esta forma de luz tiene una energía de aproximadamente 1 electronvoltio. Sin embargo, en la década de 1990, los científicos predijeron que el Sol también podría producir energías aún más potentes, como los rayos gamma (radiación electromagnética invisible con mayor energía que la luz ultravioleta y los rayos X).
Los rayos gamma se producen cuando los rayos cósmicos de alta energía (partículas aceleradas por una fuente de energía cósmica como un agujero negro o una supernova) se precipitan hacia la superficie del Sol y su campo magnético las hace girar. Cuando estas partículas se alejan de la superficie solar, interactúan con el gas de la atmósfera solar. Así se crean los rayos gamma.
Basándose en lo que se sabía al respecto, los investigadores suponían que solo en raras ocasiones estos rayos gamma alcanzarían la Tierra. Sin embargo, en la década de 1990 no existían instrumentos capaces de detectar estos rayos gamma de alta energía.
Primera observación
La primera observación de rayos gamma de alta energía (de más de mil millones de electronvoltios) se produjo en 2011, utilizando el telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA. En los años siguientes, la misión Fermi demostró que estos chorros no solo pueden ser extremadamente energéticos, sino también que hay unas siete veces más de los que los científicos esperaban en un principio. Y parecía que había aún más rayos gamma por descubrir, a energías aún mayores.
Telescopio de tanque de agua: colisiones
Para averiguarlo, un grupo de investigadores recurrió al Observatorio Cherenkov de Agua a Gran Altitud (HAWC, por sus siglas en inglés). Este “telescopio tanque de agua” no solo funciona de forma distinta a los telescopios convencionales, sino que también tiene un aspecto muy diferente. En lugar de un tubo con lentes de cristal, el HAWC consiste en una red de 300 grandes depósitos de agua, cada uno de ellos lleno con unas 200 toneladas de agua. El telescopio está situado entre dos volcanes inactivos en México, a más de 4000 metros sobre el nivel del mar.
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| El telescopio de tanques de agua en México. Imagen: Jordan A. Goodman/Wikimedia Commons |
Desde este remoto lugar, los investigadores pueden observar las consecuencias de la colisión de los rayos gamma con el aire de la atmósfera. Estas colisiones parecen explosiones de partículas indetectables a simple vista. Pero cuando las partículas interactúan con el agua de los tanques del HAWC, crean la llamada radiación Cherenkov, que sí puede detectarse con los instrumentos del observatorio.
Los investigadores empezaron a recopilar datos en 2015. Y en 2021, el equipo tenía datos suficientes para estudiar con precisión los rayos gamma del Sol. Tras el análisis, el equipo quedó asombrado. En concreto, los rayos gamma que observaron tenían una energía de aproximadamente 1 billón de electronvoltios, o 1 teraelectronvoltio (1 TeV para abreviar). Esto significa que el Sol emite una luz mucho más brillante de lo que se pensaba. Además, estos rayos gamma eran también más abundantes de lo que los astrónomos habían creído posible.
“Tras seis años recopilando datos, apareció esta gran cantidad de rayos gamma”, explica Nisa. “Cuando lo vimos por primera vez, no podíamos creer lo que veían nuestros ojos. Pensamos que habíamos metido la pata. Seguro que el sol no puede ser tan brillante”.
Máxima energía
Sin embargo, los resultados parecen ser correctos. Esto significa que los investigadores midieron la mayor energía procedente del sol jamás alcanzada. Al parecer, las energías de los rayos solares se extienden en el rango de los TeV, hasta casi 10 TeV. “Este parece ser el máximo”, dijo Nisa. Que el flujo sea mucho mayor de lo que se pensaba es notable. De hecho, indica que los rayos gamma pueden producirse de forma sorprendentemente eficaz mediante interacciones entre los rayos cósmicos y la atmósfera solar.
El descubrimiento de Nisa y sus colegas es revolucionario porque no solo confirma la existencia de rayos gamma de alta energía procedentes del Sol, sino que también desafía nuestra comprensión de su comportamiento. Por el momento, sin embargo, el descubrimiento plantea más preguntas que respuestas. El siguiente paso es averiguar exactamente cómo surgen estos rayos gamma de alta energía que baten todos los récords y qué papel desempeña en ellos el campo magnético del Sol. “Nuestro estudio amplía nuestros conocimientos sobre el universo, pero al mismo tiempo plantea nuevas preguntas sobre nuestro propio sol”, afirma Nisa. “Pone las cosas bajo una nueva luz. Literalmente”.