Japonya’da gerçekleştirilen bir araştırma, yıldırımların Dünya yüzeyinde gamma ışını patlamaları üretebileceğini gösteren nadir ve olağanüstü bir olayı belgeledi. Galaksiler arası olaylar gibi kara delikler veya nötron yıldızları çarpışmaları sonucunda gözlemlenen yüksek enerjili emisyonları kapsayan bu bulgu, Science Advances dergisinde yayımlandı. Çalışmada, merkezi Japonya’nın üzerine düşen bir yıldırımın tetiklediği karasal gamma ışını patlaması (TGF) , bir dizi gelişmiş sensör tarafından kaydedildi. Bu buluş, atmosferimizdeki yoğun elektromanyetik enerji patlamalarını anlamamızda önemli bir sıçrama noktasını oluşturuyor.
Yıldırım Liderleri Çarpışarak Gamma Işını Patlaması Oluşturuyor
Japonya’nın merkezi bölgesinde, Kanazawa’da gerçekleşen bir kış fırtınası sırasında, Osaka Üniversitesi ’nden araştırmacılar sıradışı bir etkileşim tespit ettiler: Bir buluttan inen negatif lider , bir yayın kulesinden yükselen pozitif liderle karşılaştı. Elektrik alanlarının yoğunlaştığı ve yollarının kesiştiği anda, gökten bir TGF patladı. Çalışmanın baş yazarı Yuuki Wada , “Yıldırımlardan kaynaklanan TGFs gibi ekstrem süreçleri inceleme yeteneği, Dünya atmosferindeki yüksek enerjili süreçleri daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor” dedi. Bu olayın dikkat çekici yönü, elde edilen verilerin doğruluğuydu. Sensörler, yıldırım yollarının bağlandığı andan sadece 31 mikro saniye önce başlayan gamma ışını patlamasını kaydetti; çarpışmadan 20 mikro saniye sonra sona erdi. Elektrik deşarjı -56 kiloamper olarak kaydedildi ve olayda yer alan muazzam enerji doğrulandı.
Yüksek Enerjili Yıldırım Fiziklerine Nadir Bir Bakış
Yıldırımın büyük elektrik yükleri içerdiği bilinse de, bu olay altındaki koşullarda, bu elektrik kanalları adı verilen liderlerin, elektronları ışık hızına yakın bir hızda hızlandıracak kadar enerji toplayabileceğini gösterdi; böylece gamma radyasyonu üretilebiliyor. Bu patlamalar genellikle gök gürültülü fırtınaların gürültüsü içinde gizli kalmakta, kısa süreli ve algılanması zor olmaktadır. Baş yazar Harufumi Tsuchiya , “Bazı gizemler devam ediyor ama bu teknik, bu ilginç radyasyon patlamalarını anlama noktasında bizi daha da ileriye taşıdı” dedi. Ekip, optik, radyo ve yüksek enerjili dedektörleri birleştiren çoklu sensör sistemini kullandı. Bu kurulumu, sıradışı bir netlikle olayın sırasını haritalandırmalarını sağladı ve sadece patlamayı değil, aynı zamanda lider vuruşlarıyla tam zamanlamasını da kaydettikleri görülüyor; bu daha önce hiç bu kadar net gözlemlenmemişti.
Fotonükleer Reaksiyonlar Derin Fırtına Dinamiklerini Öneriyor
Ana gamma ışını patlamasından sonra beklenmeyen bir etki ile karşılaşıldı: Yaklaşık 80 milisaniye süren solgun bir ışıltı. Yüksek hassasiyetli plastik scintilatörler tarafından tespit edilen bu sinyal, gamma fotonları nın atmosfer atomlarıyla çarpışarak nötronlar saldığını ve daha sonra emildiğinde tekrar gamma ışını üretme sürecini başlattığını öne sürüyor. Bu solgun arka ışık, geleneksel yıldırım fiziğinden çok daha karmaşık ve dinamik bir sürecin olduğunu gösteriyor. Fırtına kaynaklı radyasyonun daha önce anlaşıldığından çok daha dinamik ve karmaşık olabileceğine dair bir kanıt sağlıyor.
