Τι συμβαίνει ακριβώς πριν δύο τόξα κεραυνών συντριβούν το ένα πάνω στο άλλο; Μια αόρατη έκρηξη ακτινοβολίας ένα εκατομμύριο φορές πιο ενεργητική από μια εκκένωση αστραπής εξαπολύεται με τη μορφή ακτίνων γάμμα, πριν εξαφανιστεί σχεδόν τόσο γρήγορα όσο ήρθε.
Αυτή είναι μια έκρηξη ακτίνων γάμμα, σχεδόν σαν τις κοσμικές εκρήξεις που βλέπουμε στο βαθύ διάστημα που παράγονται όταν τα αστέρια γίνονται σουπερνόβα – εκτός από εδώ στη Γη (και ευτυχώς, πολύ λιγότερο θανατηφόρα).
Για πρώτη φορά, μια ομάδα ερευνητών στην Ιαπωνία είδε μία από αυτές τις γήινες εκρήξεις ακτίνων γάμμα, γνωστές ως επίγειες λάμψεις ακτίνων γάμμα, να παράγονται από μια εκκένωση κεραυνού, αφού δύο από αυτές συγκρούστηκαν. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν σε μια νέα μελέτη στο περιοδικό Science Advances, σηματοδοτούν ένα σημαντικό βήμα προς τα εμπρός στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο παράγονται οι ακτίνες γάμμα στα σύννεφα καταιγίδας που αιωρούνται πάνω από τον πλανήτη μας.
Τα σύννεφα κεραυνών, εκτός από τη βροχή και τα τόξα ηλεκτρισμού, είναι επίσης γεμάτα με ακτίνες γάμμα. Αλλά αν και αυτό ανακαλύφθηκε πριν από σχεδόν τρεις δεκαετίες, ο ακριβής μηχανισμός πίσω από το φαινόμενο έχει διαφύγει από τους επιστήμονες, οι οποίοι μέχρι τώρα δεν έχουν συνδέσει ποτέ μια λάμψη ακτίνων γάμμα, που μερικές φορές ονομάζεται «σκοτεινή αστραπή», με μια συγκεκριμένη αστραπή.
Μέχρι στιγμής, η καλύτερη θεωρία είναι ότι τα thunderclouds δρουν ως φυσικοί επιταχυντές σωματιδίων που μαστιγώνουν τα ηλεκτρόνια σε ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός, πριν συγκρουστούν με μόρια αέρα για να απελευθερώσουν ακτίνες γάμμα – και σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και αντιύλη.
Η παρατήρηση αυτού του γεγονότος στη φύση, ωστόσο, ήταν εξαιρετικά δύσκολη. Πάρτε τη δυσκολία να προβλέψετε πού θα χτυπήσει ο ορατός κεραυνός και πολλαπλασιάστε τον επί χίλιους, επειδή τόσες εκκενώσεις συμβαίνουν, περίπου, πριν παραχθεί μόνο ένα φλας γάμμα. Οι ίδιες οι λάμψεις διαρκούν λιγότερο από ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου, επειδή οι ακτίνες γάμμα διαλύονται αμέσως στην ατμόσφαιρα.
«Τα περισσότερα TGF έχουν ανιχνευθεί από δορυφόρους, αλλά οι διαστημικές παρατηρήσεις μπορούν να παρέχουν περιορισμένες πληροφορίες», δήλωσε στο Gizmodo ο επικεφαλής συγγραφέας Yuuki Wada, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Οσάκα. «Σε αυτή την έρευνα, πραγματοποιήσαμε μια επίγεια παρατήρηση για να δούμε λεπτομερώς τα TGF».
Για να καταφέρουν το κατόρθωμα της σύλληψης σκοτεινών κεραυνών, οι ερευνητές ανέπτυξαν ένα σύστημα πολλαπλών αισθητήρων για να συλλέξουν οπτικές, ραδιοσυχνότητες και μετρήσεις υψηλής ενέργειας που προέρχονται από καταιγίδες. Η εστίασή τους ήταν σε πύργους τηλεοπτικής μετάδοσης, πιθανούς στόχους για ένα χτύπημα από τον ουρανό.
Τελικά, ήρθε η στιγμή. Ένας κεραυνός χωρίστηκε σε δύο τόξα και μοιραία συναντήθηκαν. Ένα τόξο, που ονομάζεται ηγέτης, χτύπησε προς τα κάτω προς έναν πύργο, ενώ ο άλλος ηγέτης σηκώθηκε για να το συναντήσει από την άκρη της δομής.
Εκείνη τη στιγμή, το σύστημα ανίχνευσε μια λάμψη γάμμα μόλις 31 μικροδευτερόλεπτα πριν από τη σύγκρουσή τους, η οποία συνέβη περίπου 2.600 πόδια στον αέρα. Η επακόλουθη έκρηξη ακτίνων γάμμα διήρκεσε όλα και όλα 20 μικροδευτερόλεπτα, αλλά ήταν αρκετό να συγχρονίσουμε, για πρώτη φορά, τον κεραυνό και τον σκοτεινό κεραυνό χρησιμοποιώντας επίγειες παρατηρήσεις.
«Οι παρατηρήσεις πολλαπλών αισθητήρων που πραγματοποιούνται εδώ είναι μια παγκόσμια πρωτιά. Αν και κάποια μυστήρια παραμένουν, αυτή η τεχνική μας έφερε πιο κοντά στην κατανόηση του μηχανισμού αυτών των συναρπαστικών εκρήξεων ακτινοβολίας», δήλωσε ο Harufumi Tsuchiya.
(εικόνα Yuuki Wada, Osaka University)
