¿Qué condiciones podrían crear un planeta que tenga mayores cantidades de antimateria en su cinturón de radiación?

Leí el documento de descubrimiento ( Adriani et al. (2011) ) sobre la antimateria en los cinturones de Van Allen de la Tierra, y solo quiero exponer algunos puntos antes de comenzar:

• La antimateria en los cinturones de Van Allen consiste principalmente en antiprotones, como dijiste. Inicialmente se pueden producir antineutrones, pero los neutrones libres (y los antineutrones) son inestables y, por lo tanto, se descomponen en protones (y antiprotones).
• El principal mecanismo de creación de antiprotones en los cinturones de Van Allen es el proceso CRAND, ^[1] donde los rayos cósmicos galácticos (GCR) chocan con partículas para producir neutrones y antineutrones. solo los GCR, no los rayos cósmicos de otras fuentes, como el Sol, tienen suficiente energía para hacer esto. Estos neutrones y antineutrones se desintegran, creando protones y antiprotones. En la Tierra, el flujo debería ser$\sim4000\text{ m}^{-2}\text{ s}^{-1}$^[2] .
• Un mecanismo secundario implica que los GCR colisionen con el medio interestelar para producir pares de neutrón-antineutrón. Estas partículas luego se desintegran, enviando antiprotones y otras partículas a gran velocidad. El flujo en la Tierra es$\sim3\text{ m}^{-2}\text{ s}^{-1}$^[2] .
• Los antiprotones se pierden por interacciones con la atmósfera e inestabilidades en el campo magnético. Al igual que con la producción, estas pérdidas dependen del ángulo de entrada a la atmósfera. A gran altura, dominan las colisiones con núcleos de hidrógeno y helio.
• La magnetosfera de un planeta puede protegerlo de los rayos cósmicos, reduciendo así la tasa de producción de antiprotones. Esta es en parte la razón por la cual Júpiter no recibe un flujo de antiprotones tan alto como la Tierra. En un gigante gaseoso (especialmente Saturno), esto puede mitigarse mediante la producción de antiprotones en los anillos a través de otros mecanismos, pero probablemente no de manera significativa.

Parece, entonces, que lo más obvio sería colocar el planeta en algún lugar con un mayor flujo de rayos cósmicos galácticos. No creo que podamos disminuir las tasas de pérdida de antiprotones sin afectar la producción a través de la ruta de colisión atmosférica. Podría intentar introducir una fuente de rayos cósmicos muy fuerte en el sistema planetario, pero no tengo idea de qué podría ser. También podría ser perjudicial para la habitabilidad de otros planetas.

Un problema es que no tenemos una gran idea de dónde provienen todos los rayos cósmicos galácticos. Existen bastantes posibilidades (y todas ellas podrían producir diferentes componentes del flujo GCR en la Tierra):

• Las supernovas podrían ser una fuente, ^[3] aunque algunas observaciones del espectro GCR lo cuestionan. Poner su sistema en algún lugar cercano a una guardería estelar podría ubicarlo cerca de bastantes supernovas, porque las estrellas masivas que son progenitores de supernovas tienen vidas tan cortas que apenas se mueven de sus lugares de nacimiento. Sin embargo, tener muchas supernovas cerca tiende a poner nerviosos a los constructores de mundos: creo que 10 parsecs es lo más cerca que querrías ir si quieres preservar la habitabilidad.
• Los núcleos galácticos activos ^[4] también son una opción, aunque no se puede controlar mucho moviendo su sistema planetario por toda la galaxia. Estos podrían ser una fuente de los GCR de mayor energía, que serían bastante buenos para penetrar los campos magnéticos y la atmósfera.

Ahora, una cosa que podrías hacer es reducir la actividad de la estrella central. El Sol bloquea los GCR durante las eyecciones de masa coronal y erupciones similares, lo que lleva a algo llamado disminución de Forbush , ^[5] que es simplemente cuando menos GCR llegan a la Tierra. También vemos modulaciones en el flujo de GCR durante el ciclo de actividad de 11 años del Sol . Este último conduce a cambios en el flujo de alrededor del 10-20%, en su punto máximo. Sin embargo, tenga en cuenta que esto se mide a partir de un nivel de actividad inicial; reduzca los eventos estelares (eyecciones de masa coronal, erupciones estelares, fluctuaciones a largo plazo, etc.) significativamente, y realmente podría tener un impacto.

Por lo tanto, tengo dos propuestas para hacer:

1. Coloque su sistema planetario a una distancia segura de una región de formación de estrellas, donde podría ver flujos de GCR más grandes.
2. Haz que la estrella central sea una con baja actividad estelar.

Tal vez pueda aumentar la cantidad de antimateria en los cinturones de radiación en un orden de magnitud más o menos, tal vez más. No estoy seguro de cuán fuertes serían los efectos.