Fenómenos visuales de rayos cósmicos

Los fenómenos visuales de rayos cósmicos , o destellos de luz ( LF ), también conocidos como Ojo del Astronauta , son destellos de luz espontáneos percibidos visualmente por algunos astronautas fuera de la magnetosfera de la Tierra, como durante el programa Apolo . Si bien los LF pueden ser el resultado de fotones reales de luz visible detectados por la retina, ^[1] los LF discutidos aquí también podrían pertenecer a los fosfenos , que son sensaciones de luz producidas por la activación de neuronas a lo largo de la vía visual. ^[2]

Los investigadores creen que las ondas de luz percibidas específicamente por los astronautas en el espacio se deben a los rayos cósmicos (partículas cargadas de alta energía provenientes de más allá de la atmósfera terrestre ^[3] ), aunque se desconoce el mecanismo exacto. Las hipótesis incluyen la radiación Cherenkov creada cuando las partículas de rayos cósmicos pasan a través del humor vítreo de los ojos de los astronautas , ^{[4] [5]} la interacción directa con el nervio óptico , ^[4] la interacción directa con los centros visuales en el cerebro, ^{[6] la estimulación de los receptores} de la retina , ^[7] y una interacción más general de la retina con la radiación. ^[8]

Los astronautas que habían regresado recientemente de misiones espaciales al Telescopio Espacial Hubble , la Estación Espacial Internacional y la Estación Espacial Mir informaron haber visto el LF en diferentes condiciones. En orden decreciente de frecuencia de informe en una encuesta, vieron el LF en la oscuridad, en luz tenue, en luz brillante y uno informó que los vio independientemente del nivel de luz y la adaptación a la luz. ^[9] Se vieron principalmente antes de dormir.

Se informó que algunos LF eran claramente visibles, mientras que otros no. Se manifestaban en diferentes colores y formas. La frecuencia con la que se veía cada tipo variaba según las experiencias de los astronautas, como se evidencia en una encuesta a 59 astronautas. ^[9]

En las misiones lunares, los astronautas casi siempre informaron que los destellos eran blancos, con una excepción en la que el astronauta observó "azul con un matiz blanco, como un diamante azul". En otras misiones espaciales, los astronautas informaron haber visto otros colores como amarillo y verde pálido, aunque rara vez. ^[10] Otros, en cambio, informaron que los destellos eran predominantemente amarillos, mientras que otros informaron colores como naranja y rojo, además de los colores más comunes, blanco y azul. ^[9]

Las formas principales que se observan son "manchas" (o "puntos"), "estrellas" (o "supernovas"), "rayas" (o "rayas"), "manchas" (o "nubes") y "cometas". Estas formas se observaron con frecuencias variables entre los astronautas. En los vuelos a la Luna, los astronautas informaron haber visto "manchas" y "estrellas" el 66% del tiempo, "rayas" el 25% del tiempo y "nubes" el 8% del tiempo. ^[10] Los astronautas que participaron en otras misiones informaron principalmente "formas alargadas". ^[9] Alrededor del 40% de los encuestados informaron una "raya" o "rayas" y aproximadamente el 20% informaron un "cometa" o "cometas". El 17% de los informes mencionaron un "punto único" y solo un puñado mencionó "varios puntos", "manchas" y una "supernova".

Entre los astronautas que experimentaron los destellos era habitual que se produjeran movimientos del LF. ^[9] Por ejemplo, Jerry Linenger informó que durante una tormenta solar, los destellos eran direccionales y que interferían con el sueño, ya que cerrar los ojos no ayudaba. Linenger intentó protegerse detrás de las baterías de plomo de la estación, pero esto sólo fue parcialmente efectivo. ^[11]

Los diferentes tipos de direcciones en las que se ha informado que se mueve el LF varían según los informes. Algunos informaron que el LF se desplaza a través del campo visual, moviéndose desde la periferia del campo visual hasta donde la persona está fijando la mirada, mientras que otros informaron que el movimiento se produce en la dirección opuesta. Los términos que se han utilizado para describir las direcciones son "lateral", "diagonal", "dentro-afuera" y "aleatorio". ^{[9] [10]} En Fuglesang et al. (2006), se señaló que no había informes de movimiento vertical. ^[9]

Parece haber diferencias individuales entre los astronautas en cuanto a si informaron haber visto o no la luz brillante. Si bien muchos astronautas informaron haber visto estas luces brillantes, no todos las experimentaron en sus misiones espaciales, incluso si participaron en múltiples misiones. [9] En el caso de aquellos que informaron haber visto estas luces brillantes, la frecuencia con la que las vieron varió según los informes. ^{[9] En} la misión Apolo 15 , los tres astronautas registraron la misma luz brillante, que James Irwin describió como "una raya brillante en la retina". ^[12]

En las misiones lunares, una vez que sus ojos se adaptaron a la oscuridad , los astronautas del Apolo informaron haber visto este fenómeno una vez cada 2,9 minutos en promedio.

En otras misiones espaciales, los astronautas informaron haber percibido el LF una vez cada 6,8 minutos en promedio. ^[9] Se informó que los LF se vieron principalmente antes de que los astronautas durmieran y en algunos casos interrumpieron el sueño, como en el caso de Linenger. Algunos astronautas señalaron que los LF aparentemente se percibían con mayor frecuencia siempre que se percibieran al menos una vez antes y se dirigiera la atención a la percepción de ellos. Un astronauta, ^[13] en su primer vuelo, solo se dio cuenta de los LF después de que se le dijo que los buscara. Estos informes no son sorprendentes considerando que los LF pueden no destacarse claramente del fondo.

Los astronautas del Apolo informaron que observaron el fenómeno con mayor frecuencia durante el tránsito a la Luna que durante el tránsito de regreso a la Tierra . Avdeev et al. (2002) sugirieron que esto podría deberse a una disminución en la sensibilidad al LF con el tiempo mientras se está en el espacio. ^[13] Los astronautas en otras misiones informaron un cambio en la tasa de ocurrencia e intensidad del LF durante el curso de una misión. ^[9] Mientras que algunos notaron que la tasa y la intensidad aumentaron, otros notaron una disminución. Se dijo que estos cambios tuvieron lugar durante los primeros días de una misión. Otros astronautas han informado cambios en la tasa de ocurrencia del LF a lo largo de las misiones, en lugar de durante una misión. Por ejemplo, el propio Avdeev estuvo en Mir durante seis meses durante una misión, seis meses durante la segunda misión unos años más tarde y doce meses durante una tercera misión un par de años después. Informó que los LF se vieron con menos frecuencia con cada vuelo posterior. ^[13]

La altitud y la inclinación orbitales también se han correlacionado positivamente con la tasa de ocurrencia de la LF. Fuglesang et al. (2006) han sugerido que esta tendencia podría deberse al aumento de los flujos de partículas a medida que aumentan las altitudes e inclinaciones. ^[9]

Durante los tránsitos de las misiones Apolo 16 y Apolo 17 , los astronautas llevaron a cabo el experimento Apolo Light Flash Moving Emulsion Detector (ALFMED), en el que un astronauta llevaba un casco diseñado para capturar las trayectorias de las partículas de rayos cósmicos para determinar si coincidían con la observación visual. El análisis de los resultados mostró que dos de las quince trayectorias coincidían con la observación de los destellos. Estos resultados, en combinación con consideraciones de geometría y estimaciones de Monte Carlo, llevaron a los investigadores a concluir que los fenómenos visuales eran efectivamente causados ​​por rayos cósmicos. ^{[14] [15]}

Los proyectos SilEye-Alteino y ALTEA (Efectos anómalos a largo plazo en el sistema nervioso central de los astronautas) han investigado el fenómeno a bordo de la Estación Espacial Internacional , utilizando cascos similares a los del experimento ALFMED. El proyecto SilEye también ha examinado el fenómeno en la Mir. ^[13] El propósito de este estudio fue examinar las huellas de partículas que entraron en los ojos de los astronautas cuando dijeron que observaron una LF. Al examinar las partículas, los investigadores esperaban obtener una comprensión más profunda de qué partículas podrían estar causando la LF. Los astronautas usaron el detector SilEye durante numerosas sesiones mientras estaban en la Mir. Durante esas sesiones, cuando detectaron una LF, presionaron un botón en un joystick. Después de cada sesión, registraron sus comentarios sobre la experiencia. Las huellas de partículas que impactaron en el ojo durante el momento en que los astronautas indicaron que detectaron una LF habrían tenido que pasar a través de capas de silicio, que se construyeron para detectar protones y núcleos y distinguirlos.

Los resultados muestran que la mayoría de las veces se observó una "línea continua" y una "línea con huecos". Con menor frecuencia, también se informó de un "punto informe", un "punto con un núcleo brillante" y "círculos concéntricos". ^{[13] : 518} Los datos recopilados también sugirieron a los investigadores que la sensibilidad de uno a la LF tiende a disminuir durante las primeras semanas de una misión. Con respecto a la causa probable de la LF, los investigadores concluyeron que es probable que los núcleos sean la causa principal. Basaron esta conclusión en el hallazgo de que, en comparación con un período "de todo el tiempo", un período "en la ventana de tiempo de LF" vio que la tasa de núcleos aumentaba aproximadamente entre seis y siete veces más, mientras que la tasa de protones solo aumentó el doble de la cantidad al comparar los dos períodos de tiempo. Por lo tanto, los investigadores descartaron el efecto Cherenkov como una causa probable de la LF observada en el espacio, al menos en este caso.

En los experimentos realizados en la década de 1970 también se estudió el fenómeno. Estos experimentos revelaron que, aunque se han propuesto varias explicaciones de por qué los astronautas observaban LF, también puede haber otras causas. Charman et al. (1971) se preguntaron si las LF eran el resultado de núcleos de rayos cósmicos individuales que entraban en el ojo y excitaban directamente los ojos de los astronautas, en lugar de ser el resultado de la radiación Cherenkov dentro de la retina. Los investigadores hicieron que los observadores vieran un haz de neutrones, compuesto por neutrones monoenergéticos de 3 o 14 MeV, en varias orientaciones, en relación con sus cabezas. La composición de estos haces aseguró que las partículas generadas en el ojo estuvieran por debajo de los 500 MeV, que se consideró el umbral de Cherenkov, lo que permitió a los investigadores separar una causa de las LF de la otra. Los observadores vieron el haz de neutrones después de estar completamente adaptados a la oscuridad. ^[7]

El haz de neutrones de 3 MeV no produjo ningún informe de LF, ya sea que se expusiera a los observadores a través de la exposición frontal de un ojo o a través de la parte posterior de la cabeza. Sin embargo, con el haz de neutrones de 14 MeV, se informaron LF. Con una duración de períodos cortos, se informaron "rayas" cuando el haz entró en un ojo desde el frente. Las "rayas" observadas tenían longitudes variables (un máximo de 2 grados de ángulo visual) y se observó que tenían un color blanco azulado o eran incoloras. Todos los observadores, excepto uno, informaron haber visto "puntos" o líneas cortas más tenues pero en mayor número en el centro del campo visual. Cuando el haz entró en ambos ojos en una orientación lateral, el número de rayas notificadas aumentó. La orientación de las rayas correspondió a la orientación del haz que entró en el ojo. A diferencia del caso anterior, las rayas observadas fueron más abundantes en la periferia que en el centro del campo visual. Por último, cuando el haz entró en la parte posterior de la cabeza, solo una persona informó haber visto LF. A partir de estos resultados, los investigadores concluyeron que, al menos en el caso de los destellos de luz observados en este caso, los destellos no podían deberse a los efectos de la radiación Cherenkov en el ojo (aunque no descartaron la posibilidad de que la explicación de la radiación Cherenkov fuera aplicable al caso de los astronautas). También sugirieron que, dado que el número de destellos de luz observados disminuía significativamente cuando el haz entraba en la parte posterior de la cabeza, los destellos de luz probablemente no se debían a que la corteza visual fuera estimulada directamente, ya que esta disminución sugería que el haz se debilitaba al pasar por el cráneo y el cerebro antes de llegar a la retina. La explicación más probable propuesta era que los destellos de luz eran el resultado de que los receptores de la retina fueran estimulados directamente y "activados" por una partícula del haz.

En otro experimento, Tobias et al. (1971) expusieron a dos personas a un haz compuesto de neutrones que oscilaban entre 20 y 640 MeV después de que se hubieran adaptado completamente a la oscuridad. Un observador, que recibió cuatro exposiciones con una duración de entre uno y 3,5 segundos, observó destellos "puntuales". El observador los describió como similares a "bolas luminosas que se ven en los fuegos artificiales, con colas iniciales borrosas y cabezas como estrellas diminutas". El otro observador, que recibió una exposición que duró tres segundos, informó haber visto entre 25 y 50 "luces discretas brillantes, que describió como estrellas, de color azul blanquecino, que se dirigían hacia él". ^{[8] : 596}

Basándose en estos resultados, los investigadores, al igual que Charman et al. (1971), concluyeron que si bien el efecto Cherenkov puede ser la explicación plausible de la LF experimentada por los astronautas, en este caso, ese efecto no puede explicar la LF vista por los observadores. Es posible que la LF observada fuera el resultado de la interacción de la retina con la radiación. También sugirieron que las pistas vistas pueden indicar pistas que están dentro de la propia retina, con las partes anteriores de la raya o pista desapareciendo a medida que se mueve.

Teniendo en cuenta los experimentos realizados, al menos en algunos casos la LF observada parece ser causada por la activación de neuronas a lo largo de la vía visual, lo que resulta en fosfenos. Sin embargo, debido a que los investigadores no pueden descartar definitivamente los efectos de la radiación Cherenkov como una causa probable de la LF experimentada por los astronautas, parece probable que alguna LF pueda ser el resultado de los efectos de la radiación Cherenkov en el ojo mismo, en cambio. El efecto Cherenkov puede hacer que la luz Cherenkov se emita en el cuerpo vítreo del ojo y, por lo tanto, permita que la persona perciba la LF. ^[9] Por lo tanto, parece que la LF percibida por los astronautas en el espacio tiene diferentes causas. Algunas pueden ser el resultado de la luz real que estimula la retina, mientras que otras pueden ser el resultado de la actividad que ocurre en las neuronas a lo largo de la vía visual, produciendo fosfenos.

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