El globo NIGHTGLOW se muestra justo después del despegue (izda) además de un diagrama que muestra la trayectoria del vuelo de test del 6 de Julio (dcha).

Un globo moviéndose en la medianoche y a gran altitud por encima de las granjas del Oeste Americano para ver el sutil brillo de la Tierra por la noche puede sonar bastante romántico.

Dicho paseo, desde Palestine, Texas en el 6 de Julio del 2000, sin embargo, fue pura ciencia, el primero de una serie de vuelos científicos sin tripular de la NASA que medirán la luz ultravioleta (UV) que ilumina el cielo nocturno y que ayudará a resolver el misterio de los rayos cósmicos de alta energía los cuales parecen viajar a través del espacio mas lejos de lo que los físicos consideran posible. El globo llevaba un experimento llamado NIGHTGLOW, (brillo en la noche), que es una colaboración entre el Centro Espacial de Vuelo Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland y de la Universidad de Utah en Salt Lake City.

NIGHTGLOW esta diseñado para detectar radiación de fondo producida por una variedad de fuentes que incluyen la luz de la luna, la de las estrellas, la interacción de las moléculas de nitrógeno y oxigeno en la atmósfera, luz de procedencia humana, e incluso bioluminiscencia de calamares y otros animales.| NIGHTGLOW voló casi 9 horas a una altitud de 100.000 pies (30.480 metros) bajo 4 millones de pies cúbicos (113.000 metros cúbicos) de aire en el globo, aterrizando a las 3:55 a.m. hora local. Mientras que este vuelo inaugural recogió una modesta cantidad de información sobre el UV de fondo, la meta real era probar la mecánica de los instrumentos en preparación para un vuelo de larga duración en Febrero de 2001 con salida en Alice Springs en Australia.

Esa composición de más de 200 imágenes de luz recogidas por los satélites orbitando la Tierra muestra como se ven los EE.UU. por la noche. Los puntos brillantes muestran los centros urbanos donde las estrellas no se ven con claridad debido al brillo de las luces de la ciudad. sin embargo no todo el brillo celeste es causado por la contaminación urbana de luz. Los investigadores de la NASA y de la Universidad de Utah están llevando a cabo experimentos para estudiar la radiación de fondo procedente de fuentes incluyendo calamares luminiscentes y rayos cósmicos de alta energía.

'El vuelo discurrió sin problema, y todos los instrumentos se probaron bien,' dijo el Doctor Louis Barbier, el principal investigador de NIGHTGLOW y astrofísico de Goddard. 'Lanzamos bajo un cielo cálido y sin nubes hacia una luna en cuarto creciente colgada en el cielo de poniente, una noche perfecta para observar el brillo UV de la Tierra. El cargamento voló hacia el Oeste y aterrizó entre serpientes de cascabel cerca de un pueblecito de Texas llamado Stiles'.

No ha habido muchas medidas del brillo nocturno UV, dijo Barbier. Muchos científicos se han concentrado en medir el brillo diurno en su lugar. El brillo nocturno es más intenso que el diurno, y por eso se necesitan instrumentos mas sensibles para medirlo con mas precisión. Entender los niveles de radiación de baja energía UV es clave a la hora de encontrar los orígenes de los misteriosos rayos cósmicos de alta energía.Los rayos cósmicos son partículas atómicas que vuelan casi a la velocidad de la luz constantemente bombardeando a la Tierra. Las partículas de baja energía vienen del sol.

Los rayos cósmicos de media y alta energía como los protones y núcleos atómicos mas pesados pueden ser producidos por explosiones estelares. Lo mas complicado son los rayos cósmicos de alta energía. No solo su origen es desconocido si no que estas partículas poseen un nivel de energía que parece inverosímil. 'Estos rayos cósmicos de alta energía son un circulo vicioso,' dice el Doctor Robert Streitmatter, un astrofísico de Goddard que trabaja en NIGHTGLOW.

Energías mayores de varias veces 1019 eV, el numero de rayos cósmicos se espera que disminuya bruscamente porque interaccionan con el fondo de la omnipresente 2,7 K microonda cósmica. Las observaciones muestran una caída inicial (conocida como el tobillo), pero el espectro se muestra más superficial, queriendo decir que hay mas partículas en estos niveles de energía de los que se esperaban. Estas son partículas subatómicas con mas energía cinética que una bola de baseball lanzada por un profesional. ¿De donde vienen estas partículas ultra energéticas? Es un misterio que las mediciones de NIGHTGLOW ayudará a resolver.

'Cualquier cosa con tanta energía tiene que haber venido dentro de un ámbito de unos 150 millones de años luz de la Tierra porque cualquier cosa que viajara mas lejos hubiese perdido su energía durante ese viaje tan largo. Aún así no hay fuentes obvias dentro de esos 150 millones de años luz que pudieran producir una partícula con tanta energía'.

Cuando esos rayos cósmicos de alta energía impactan con la atmósfera de la tierra, estos producen radiación de baja energía en el rango del NIGHTGLOW. Una misión de satélite propuesta por la NASA llamada OWL (recogedor de luz de lente ancha en órbita) detectaría esta radiación desde una orbita baja y nos ayudaría a entender sus orígenes. Los rayos cósmicos de alta energía son extraños, y un dispositivo como el OWL es necesario para buscarlos simultáneamente sobre anchas extensiones en la atmósfera, extensiones de una amplitud de alrededor de 400.000 millas cuadradas.

NIGHTGLOW pondrá las bases para OWL al medir de manera precisa la radiación de fondo UV por la noche. Cuando un rayo cósmico energético golpea, OWL puede diferenciar entre una rayo cósmico inducido por radiación UV y la radiación ordinaria de fondo. NIGHTGLOW en si mismo no podría buscar estos poco comunes rayos cósmicos porque su campo de visión en cualquier momento es menor que una milla cuadrada.

El instrumento de NIGHTGLOW consta de 3 telescopios, cada uno con un espejo con diámetro de 14 pulgadas (355 mm) y longitud focal de 28 pulgadas (711 mm) con dos tubos foto multiplicadores (PMTs). Un PMT es un dispositivo muy sensible que convierte luz en señales electrónicas. Uno de los 3 telescopios mira hacia abajo en todo momento mientras que los otros 2 rotan para ver el brillo UV en altitudes altas, sobre 55 millas (88,5 Km.). Además del trabajo de rayos cósmicos, los datos UV de NIGHTGLOW son también de alto valor para estudios meteorológicos acerca del viento y de rayos.

El espectro de brillo nocturno ultravioleta recogido durante un vuelo de un cohete en 1962. (J. P. Hennes, 1966, JGR 71, 763.) Los datos han sido ajustados al cenit y en 15 Angstrom bins. La emisión integrada total de aproximadamente 3.000 a 4.000 Angstroms es ~400 Rayleighs. [mas información]