Unas mil veces al día, Las tormentas eléctricas disparan ráfagas fugaces de algunas de las luces de mayor energía que se encuentran naturalmente en la Tierra. Estos eventos, llamados destellos de rayos gamma terrestres (TGF), duran menos de un milisegundo y producen rayos gamma con decenas de millones de veces la energía de la luz visible. Desde su lanzamiento en 2008, El telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA ha registrado más de 4, 000 TGF, que los científicos están estudiando para comprender mejor cómo se relaciona el fenómeno con la actividad del rayo, la fuerza de las tormentas y el ciclo de vida de las tormentas.

Ahora, por primera vez, un equipo de científicos de la NASA ha analizado decenas de TGF lanzados por los sistemas meteorológicos más grandes y fuertes del planeta:tormentas tropicales, huracanes y tifones. Un artículo que describe la investigación fue publicado el 16 de marzo en el Journal of Geophysical Research:Atmósferas .

"Un resultado es la confirmación de que la intensidad de la tormenta por sí sola no es el factor clave para producir TGF, "dijo Oliver Roberts, quien dirigió el estudio en el University College Dublin, Irlanda, y ahora se encuentra en el Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama. "Descubrimos que algunos TGF se produjeron en las bandas exteriores de lluvia de las grandes tormentas, a cientos de kilómetros de las poderosas paredes oculares en sus centros, y un sistema débil que disparaba varios TGF en un día ".

Los científicos sospechan que los TGF surgen de los fuertes campos eléctricos cerca de la parte superior de las tormentas eléctricas. Bajo ciertas condiciones, estos campos se vuelven lo suficientemente fuertes como para impulsar una "avalancha" de electrones hacia arriba casi a la velocidad de la luz. Cuando estos electrones acelerados corren más allá de las moléculas de aire, sus caminos se desvían ligeramente. Este cambio hace que los electrones emitan rayos gamma.

El monitor de ráfagas de rayos gamma de Fermi (GBM) detecta los TGF que ocurren dentro de aproximadamente 500 millas (800 kilómetros) de la ubicación directamente debajo de la nave espacial. En 2012, Los científicos de GBM emplearon nuevas técnicas que mejoraron eficazmente el instrumento, aumentando su sensibilidad y conduciendo a una mayor tasa de detecciones de TGF.

Esta tasa de descubrimiento mejorada ayudó al equipo de GBM a demostrar que la mayoría de los TGF también generan un fuerte pulso de ondas de radio de muy baja frecuencia. señales anteriormente atribuidas sólo a los rayos. Instalaciones como Total Lightning Network operada por Earth Networks en Germantown, Maryland, y la Red mundial de ubicación Lightning, una colaboración de investigación dirigida por la Universidad de Washington en Seattle, puede localizar pulsos de radio producidos por rayos y TGF en un radio de 6 millas (10 km) en cualquier parte del mundo.

"La combinación de datos TGF de GBM con posiciones precisas de estas redes de detección de rayos ha abierto nuestra capacidad para conectar los estallidos a tormentas individuales y sus componentes, "dijo el coautor Michael Briggs, subdirector del Centro de Investigación Aeronómica y Plasma Espacial de la Universidad de Huntsville (UAH).

El equipo estudió 37 TGF asociados con, entre otras tormentas, tifones Nangka (2015) y Bolaven (2012), Huracán Paula (2010), las tormentas tropicales de 2013 Sonia y Emang y el huracán Manuel, y la perturbación que luego se convertiría en el huracán Julio en 2014.

"En nuestro estudio, Julio tiene el récord de TGF, disparando cuatro en 100 minutos el 3 de agosto, 2014, otro al día siguiente, y luego no más por la vida de la tormenta, ", Dijo Roberts." La mayor parte de esta actividad ocurrió cuando Julio experimentó una rápida intensificación en una depresión tropical, pero mucho antes de que se hubiera convertido en una tormenta con nombre ".

Lo que los científicos han aprendido hasta ahora es que los TGF de los sistemas tropicales no tienen propiedades mensurables diferentes de otros TGF detectados por Fermi. Las tormentas más débiles son capaces de producir una mayor cantidad de TGF, que puede surgir en cualquier parte de la tormenta. En sistemas más desarrollados, como huracanes y tifones, Los TGF son más comunes en las bandas de lluvia más externas, áreas que también albergan las tasas de rayos más altas en estas tormentas.

La mayoría de los TGF de tormenta tropical se produjeron a medida que los sistemas se intensificaban. El fortalecimiento de las corrientes ascendentes impulsa las nubes hacia la atmósfera, donde pueden generar poderosos campos eléctricos, preparando el escenario para relámpagos intensos y para las avalanchas de electrones que se cree producen TGF.

Los TGF fueron descubiertos en 1992 por el Observatorio de Rayos Gamma Compton de la NASA, que funcionó hasta 2000.

El Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi es una asociación de astrofísica y física de partículas administrada por el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt. Maryland. Fermi se desarrolló en colaboración con el Departamento de Energía de EE. UU., con importantes contribuciones de instituciones académicas y socios en Francia, Alemania, Italia, Japón, Suecia y Estados Unidos.

El Centro de Operaciones de Instrumentos GBM está ubicado en el Centro Nacional de Tecnología de Ciencia Espacial en Huntsville. El equipo de GBM incluye una colaboración de científicos de la UAH, Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Alemania, University College Dublin en Irlanda y otras instituciones.