Los fenómenos visuales de rayos cósmicos , o destellos de luz ( LF ), también conocidos como Ojo de 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 LF puede ser el resultado de fotones reales de luz visible que son detectados por la retina, [1] el LF discutido aquí también podría pertenecer a los fosfenos , que son sensaciones de luz producidas por la activación de neuronas a lo largo de la vía visual. [2]
Posibles Causas
Los investigadores creen que el LF percibido específicamente por los astronautas en el espacio se debe a los rayos cósmicos (partículas cargadas de alta energía de más allá de la atmósfera terrestre [3] ), aunque se desconoce el mecanismo exacto. Las hipótesis incluyen la radiación de Cherenkov creada cuando las partículas de rayos cósmicos atraviesan el humor vítreo de los ojos de los astronautas , [4] [5] interacción directa con el nervio óptico , [4] interacción directa con centros visuales en el cerebro, [6] retina estimulación del receptor, [7] y una interacción más general de la retina con la radiación. [8]
Condiciones bajo las cuales se informaron los destellos de luz
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 de frecuencia decreciente de informes en una encuesta, vieron el LF en la oscuridad, con poca luz, con luz brillante y uno informó que los vio independientemente del nivel de luz y la adaptación a la luz. [9] Fueron vistos principalmente antes de dormir.
Tipos
Se informó que algunos LF eran claramente visibles, mientras que otros no. Se manifestaron en diferentes colores y formas. La frecuencia con la que se vio cada tipo varió según las experiencias de los astronautas, como se evidencia en una encuesta de 59 astronautas. [9]
Colores
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 tinte blanco, como un diamante azul". En otras misiones espaciales, los astronautas informaron haber visto otros colores como el amarillo y el verde pálido, aunque raramente. [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 de blanco y azul. [9]
Formas
Las formas principales que se ven son "manchas" (o "puntos"), "estrellas" (o "supernovas"), "rayas" (o "rayas"), "manchas" (o "nubes") y "cometas". Estas formas se observaron en diferentes frecuencias 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 fueron a otras misiones informaron principalmente de "formas alargadas". [9] Aproximadamente el 40% de los encuestados informó una "raya" o "rayas" y aproximadamente el 20% informó un "cometa" o "cometas". El 17% de los informes mencionaron un "punto único" y sólo unos pocos mencionaron "varios puntos", "manchas" y una "supernova".
Movimiento
Un informe del movimiento del LF fue común entre los astronautas que experimentaron los destellos. [9] Por ejemplo, Jerry Linenger informó que durante una tormenta solar, eran direccionales y que interferían con el sueño, ya que cerrar los ojos no ayudaría. Linenger intentó protegerse detrás de las baterías llenas de plomo de la estación, pero esto solo fue parcialmente efectivo. [11]
Los diferentes tipos de direcciones en las que se ha informado que el LF se mueve varían según los informes. Algunos informaron que el LF viaja a través del campo visual, moviéndose desde la periferia del campo visual hacia donde la persona se fija, mientras que un par de otros informaron movimiento en la dirección opuesta. Los términos que se han utilizado para describir las direcciones son "lateral", "diagonal", "dentro-fuera" y "aleatorio". [9] [10] En Fuglesang et al. (2006), se señaló que no hubo reportes de movimiento vertical. [9]
Ocurrencias y frecuencias
Parece haber diferencias individuales entre los astronautas en términos de si informaron haber visto la LF o no. Si bien estos LF fueron reportados por muchos astronautas, no todos los astronautas los han experimentado en sus misiones espaciales, incluso si han realizado múltiples misiones. [9] Para aquellos que informaron haber visto estos LF, la frecuencia con la que los vieron varió según los informes. [9] En la misión Apolo 15 , los tres astronautas registraron el mismo LF, que James Irwin describió como "una racha brillante en la retina". [12]
Frecuencia durante las misiones
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 se durmieran y en algunos casos interrumpieron el sueño, como en el caso de Linenger. Algunos astronautas señalaron que aparentemente los LF se percibían con más frecuencia siempre que se percibieran al menos una vez antes y la atención se dirigiera a la percepción de ellos. Un astronauta, [13] en su primer vuelo, solo tomó nota del LF después de que le dijeron que lo buscara. Estos informes no son sorprendentes si se tiene en cuenta que es posible que el LF no se destaque claramente del fondo.
Fluctuaciones durante y entre misiones
Los astronautas del Apolo informaron que observaron el fenómeno con más frecuencia durante el tránsito a la Luna que durante el tránsito de regreso a la Tierra . Avdeev y col. (2002) sugirió que esto podría deberse a una disminución en la sensibilidad al LF a lo largo del tiempo mientras se está en el espacio. [13] Los astronautas en otras misiones informaron un cambio en la tasa de ocurrencia y la intensidad de la LF durante el curso de una misión. [9] Mientras que algunos notaron que la velocidad y la intensidad aumentaron, otros notaron una disminución. Se decía que estos cambios tenían lugar durante los primeros días de una misión. Otros astronautas han informado cambios en la tasa de ocurrencia de la LF en las misiones, en lugar de durante una misión. Por ejemplo, el mismo 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 en cada vuelo posterior. [13]
La altitud e inclinación orbital también se han correlacionado positivamente con la tasa de ocurrencia de la LF. Fuglesang y col. (2006) han sugerido que esta tendencia podría deberse al aumento de los flujos de partículas a altitudes e inclinaciones crecientes. [9]
Experimentos
Experimento ALFMED
Durante los tránsitos del Apolo 16 y Apolo 17 , los astronautas llevaron a cabo el experimento Apollo Light Flash Moving Emulsion Detector (ALFMED) en el que un astronauta llevaba un casco diseñado para capturar las huellas de las partículas de rayos cósmicos para determinar si coincidían con la observación visual. El examen de los resultados mostró que dos de las quince pistas coincidieron 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 fueron causados por rayos cósmicos. [14] [15]
Proyectos SilEye-Alteino y ALTEA
Los proyectos SilEye-Alteino y Anomalous Long Term Effects in Astronauts 'Central Nervous System (ALTEA) han investigado el fenómeno a bordo de la Estación Espacial Internacional , utilizando cascos de naturaleza similar a los del experimento ALFMED. El proyecto SilEye también ha examinado el fenómeno en Mir. [13] El propósito de este estudio fue examinar las huellas de partículas que entran en los ojos de los astronautas cuando el astronauta dijo 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 Mir. Durante esas sesiones, cuando detectaron un 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 tiempo en que los astronautas indicaron que detectaron un LF habrían tenido que atravesar capas de silicio, que fueron construidas para detectar protones y núcleos y distinguir entre ellos.
Los hallazgos muestran que "una línea continua" y "una línea con huecos" se ve la mayoría de las veces. Con menor frecuencia, también se reportaron una "mancha informe", una "mancha con un núcleo brillante" y "círculos concéntricos". [13] : 518 Los datos recopilados también sugirieron a los investigadores que la sensibilidad de uno al 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. Ellos basaron esta conclusión en el hallazgo de que en comparación con un período de "Todo el tiempo", un período de "Ventana de tiempo en LF" vio cómo la tasa del núcleo aumentaba de seis a siete veces más, mientras que la tasa de protones solo aumentó en 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.
Experimentos terrestres en la década de 1970
Los experimentos llevados a cabo en la década de 1970 también estudiaron el fenómeno. Estos experimentos revelaron que, aunque se han propuesto varias explicaciones de por qué los astronautas observaron la LF, también puede haber otras causas. Charman y col. (1971) preguntó si los LF eran el resultado de un solo núcleo de rayos cósmicos que entraba en el ojo y excitaba directamente los ojos de los astronautas, en contraposición al resultado de la radiación de 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 rayos aseguró que las partículas generadas en el ojo estuvieran por debajo de 500 MeV, que se consideró el umbral de Cherenkov, lo que permitió a los investigadores separar una causa de la LF de la otra. Los observadores vieron el haz de neutrones después de estar completamente adaptado a la oscuridad. [7]
El haz de neutrones de 3 MeV no produjo ningún informe de LF si fue expuesto 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 informó LF. Con una duración de cortos períodos de tiempo, se informaron "rayas" cuando el rayo entró en un ojo desde el frente. Las "rayas" observadas tenían diferentes longitudes (un máximo de 2 grados de ángulo visual), y se observó que tenían un color blanco azulado o eran incoloras. Todos los observadores menos uno informaron haber visto más débiles pero un mayor número de "puntos" o líneas cortas en el centro del campo visual. Cuando el rayo entró en ambos ojos en una orientación lateral, el número de rayas reportadas aumentó. La orientación de las rayas correspondía a la orientación del rayo que entraba en el ojo. A diferencia del caso anterior, las rayas observadas eran más abundantes en la periferia que en el centro del campo visual. Por último, cuando el rayo entró por la parte posterior de la cabeza, solo una persona informó haber visto el LF. A partir de estos resultados, los investigadores concluyeron que al menos para el LF visto en este caso, los destellos no podrían deberse a los efectos de la radiación de Cherenkov en el ojo mismo (aunque no descartaron la posibilidad de que la explicación de la radiación de Cherenkov fuera aplicable a la radiación de Cherenkov). caso de los astronautas). También sugirieron que debido a que la cantidad de LF observada disminuyó significativamente cuando el rayo entró en la parte posterior de la cabeza, es probable que las LF no fueran causadas por la estimulación directa de la corteza visual, ya que esta disminución sugirió que el rayo se debilitó al pasar a través del cráneo. y cerebro antes de llegar a la retina. La explicación más probable propuesta fue que los LF eran el resultado de que los receptores de la retina eran estimulados y "activados" directamente por una partícula en el 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 adaptaran por completo 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 vistas en fuegos artificiales, con colas iniciales borrosas y cabezas como estrellas diminutas". El otro observador al que se le dio una exposición que duró tres segundos, informó haber visto de 25 a 50 "luz discreta brillante, que describió como estrellas, de color azul-blanco, que venían hacia él". [8] : 596
Con base en estos resultados, los investigadores, como en Charman et al. (1971), concluyó que si bien el efecto Cherenkov puede ser la explicación plausible del LF experimentado por los astronautas, en este caso, ese efecto no puede explicar el LF visto por los observadores. Es posible que las LF observadas fueran el resultado de la interacción de la retina con la radiación. También sugirieron que las pistas vistas pueden apuntar a pistas que están dentro de la retina misma, con las partes anteriores de la racha o la pista que se desvanecen a medida que se mueve.
Teniendo en cuenta los experimentos realizados, al menos en algunos casos, la LF observada parece estar causada por la activación de neuronas a lo largo de la vía visual, lo que da como resultado fosfenos. Sin embargo, debido a que los investigadores no pueden descartar definitivamente los efectos de la radiación de Cherenkov como una causa probable del LF experimentado por los astronautas, parece probable que algo de LF pueda ser el resultado de los efectos de la radiación de Cherenkov en el ojo mismo. El efecto Cherenkov puede hacer que se emita luz Cherenkov en el cuerpo vítreo del ojo y así permitir que la persona perciba el LF. [9] Por lo tanto, parece que la LF percibida por los astronautas en el espacio tiene diferentes causas. Algunos pueden ser el resultado de la luz real que estimula la retina, mientras que otros pueden ser el resultado de la actividad que ocurre en las neuronas a lo largo de la vía visual, produciendo fosfenos.
Ver también
- Efecto auditivo de microondas
- Sprite (relámpago)
Referencias
- ^ Hecht, Selig; Shlaer, Simon; Pirenne, Maurice Henri (julio de 1942). "Energía, Quanta y Visión" . Revista de fisiología general . 25 (6): 819–840. doi : 10.1085 / jgp.25.6.819 . PMC 2142545 . PMID 19873316 .
- ^ Dobelle, WH; Mladejovsky, MG (diciembre de 1974). "Fosfenos producidos por estimulación eléctrica de la corteza occipital humana y su aplicación al desarrollo de una prótesis para ciegos" . La revista de fisiología . 243 (2): 553–576. doi : 10.1113 / jphysiol.1974.sp010766 . PMC 1330721 . PMID 4449074 .
- ^ Mewaldt, RA (1996). "Rayos cósmicos" . En Rigden, John S. (ed.). Enciclopedia MacMillan de Física . 1 . Simon y Schuster MacMillan. ISBN 978-0-02-897359-3.
- ^ a b Narici, L .; Belli, F .; Bidoli, V .; Casolino, M .; De Pascale, diputado; et al. (Enero de 2004). "Los proyectos ALTEA / ALTEINO: estudio de los efectos funcionales de la microgravedad y la radiación cósmica" (PDF) . Avances en la investigación espacial . 33 (8): 1352-1357. Código Bibliográfico : 2004AdSpR..33.1352N . doi : 10.1016 / j.asr.2003.09.052 . PMID 15803627 .
- ^ Tendler, Irwin I .; Hartford, Alan; Jermyn, Michael; LaRochelle, Ethan; Cao, Xu; Borza, Víctor; Alexander, Daniel; Bruza, Petr; Hoopes, Jack; Moodie, Karen; Marr, Brian P .; Williams, Benjamin B .; Pogue, Brian W .; Gladstone, David J .; Jarvis, Lesley A. (2020). "Generación de luz Cherenkov observada experimentalmente en el ojo durante la radioterapia" . Revista Internacional de Oncología Radioterápica, Biología, Física . Elsevier BV. 106 (2): 422–429. doi : 10.1016 / j.ijrobp.2019.10.031 . ISSN 0360-3016 . PMC 7161418 . PMID 31669563 .
- ^ Narici, L .; Bidoli, V .; Casolino, M .; De Pascale, diputado; Furano, G .; et al. (2003). "ALTEA: Efectos anómalos a largo plazo en astronautas. Una sonda sobre la influencia de la radiación cósmica y la microgravedad en el sistema nervioso central durante vuelos largos". Avances en la investigación espacial . 31 (1): 141-146. Código Bibliográfico : 2003AdSpR..31..141N . doi : 10.1016 / S0273-1177 (02) 00881-5 . PMID 12577991 .
- ^ a b Charman, WN; Dennis, JA; Fazio, GG; Jelley, JV (abril de 1971). "Sensaciones visuales producidas por partículas rápidas individuales". Naturaleza . 230 (5295): 522–524. Código Bibliográfico : 1971Natur.230..522C . doi : 10.1038 / 230522a0 . PMID 4927751 .
- ^ a b Tobias, CA; Budinger, TF; Lyman, JT (abril de 1971). "Destellos de luz inducidos por radiación observados por sujetos humanos en haces de neutrones rápidos, rayos X y piones positivos". Naturaleza . 230 (5296): 596–598. Código Bib : 1971Natur.230..596T . doi : 10.1038 / 230596a0 . PMID 4928670 .
- ^ a b c d e f g h yo j k l m Fuglesang, Christer; Narici, Livio; Picozza, Piergiorgio; Sannita, Walter G. (abril de 2006). "Fosfenos en órbita terrestre baja: respuestas de la encuesta de 59 astronautas" . Medicina de la aviación, el espacio y el medio ambiente . 77 (4): 449–452. PMID 16676658 .
- ^ a b c Sannita, Walter G .; Narici, Livio; Picozza, Piergiorgio (julio de 2006). "Fenómenos visuales positivos en el espacio: un caso científico y un problema de seguridad en los viajes espaciales" . Investigación de la visión . 46 (14): 2159–2165. doi : 10.1016 / j.visres.2005.12.002 . PMID 16510166 .
- ^ Linenger, Jerry M. (13 de enero de 2000). Fuera del planeta: sobrevivir a cinco peligrosos meses a bordo de la estación espacial MIR . McGraw-Hill . ISBN 978-0-07-136112-5.
- ^ Irwin, James B. (1983). Más que terrícolas . Pickering & Inglis. pag. 63. ISBN 978-0-7208-0565-9.
- ^ a b c d e Avdeev, S .; Bidoli, V .; Casolino, M .; De Grandis, E .; Furano, G .; et al. (Abril de 2002). "La luz del ojo parpadea en la estación espacial Mir". Acta Astronautica . 50 (8): 511–525. Código Bibliográfico : 2002AcAau..50..511A . doi : 10.1016 / S0094-5765 (01) 00190-4 . PMID 11962526 .
- ^ "Experimento: Light Flashes Experiment Package (detector de emulsión en movimiento de flash de luz Apolo)" . Operación del experimento durante el Apollo IVA a 0 g. NASA . 2003. Archivado desde el original el 11 de mayo de 2014.
- ^ Osborne, W. Zachary; Pinsky, Lawrence S .; Bailey, J. Vernon (1975). "Investigaciones de flash de luz de Apolo" . En Johnston, Richard S .; Dietlein, Lawrence F .; Berry, Charles A. (eds.). Resultados biomédicos de Apolo . NASA. NASA SP-368.