Αστροφυσική, Διάστημα

Αποκαλύφθηκε ότι οι καταιγίδες εκσφενδονίζουν ακτίνες ποζιτρονίων στο διάστημα

Πριν λίγες μέρες η NASA ανακοίνωσε ότι οι αστροφυσικοί της διαστημικής αποστολής Fermi έχουν ανακαλύψει ότι οι Χερσαίες Λάμψεις Ακτίνων-γ (TGF), προκαλούνται όταν χερσαίες καταιγίδες παράγουν ακτίνες αντιύλης από ποζιτρόνια. Πρόκειται για μια απρόσμενη και τυχαία ανακάλυψη, μια από τις πιο σημαντικές στον τομέα των γεωεπιστημών εδώ και πολύ καιρό.

Share

Πριν λίγες μέρες η NASA ανακοίνωσε ότι οι αστροφυσικοί της διαστημικής αποστολής Fermi έχουν ανακαλύψει ότι οι Χερσαίες Λάμψεις Ακτίνων-γ (TGF), προκαλούνται όταν χερσαίες καταιγίδες παράγουν ακτίνες αντιύλης από ποζιτρόνια. Πρόκειται για μια απρόσμενη και τυχαία ανακάλυψη, μια από τις πιο σημαντικές στον τομέα των γεωεπιστημών εδώ και πολύ καιρό.

antimatter-thunderstorm-particle-beam

Αυτή η εικόνα της NASA προέρχεται από ένα animation που δείχνει πως οι καταιγίδες στη Γη μπορούν να δημιουργήσουν ακτίνες σωματιδίων αντιύλης και να τα εκσφενδονίσουν στο διάστημα

Το διαστημικό παρατηρητήριο ακτίνων-γ Fermi (που αρχικά λεγόταν GLAST) σχεδιάστηκε για να μελετήσει εκρήξεις ακτίνων γάμμα από μακρινές αστρονομικές πηγές. Το Fermi έχει, ωστόσο, παρατηρήσει λάμψεις ακτίνων γάμμα που προέρχονται από τη Γη, τις λεγόμενες TGF. Οι TGF είχαν παρατηρηθεί και πριν από την αποστολή Fermi, αλλά η φύση τους ήταν άγνωστη εδώ και πολύ καιρό. Τώρα νέα δεδομένα από την αποστολή Fermi έδειξαν ότι οι TGF προκύπτουν από την αντιύλη που παράγεται στις καταιγίδες. Οι TGF συνδέονται δηλαδή με τις λάμψεις κατά την διάρκεια των καταιγίδων.

Τα σωματίδια της αντιύλης έχουν ιδιότητες παρόμοιες με τα αντίστοιχα σωματίδια της ύλης, εκτός από το ότι έχουν αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Το ποζιτρόνιο είναι το σωματίδιο που αντιστοιχεί στο ηλεκτρόνιο. Όταν ένα σωματίδιο έρθει σε επαφή με το αντι-σωματίδιο του, πχ το ποζιτρόνια με το ηλεκτρόνιο, εξαϋλώνονται αμοιβαία.παράγοντας ακτίνες-γάμμα. Μπορεί όμως να γίνει και το αντίθετο, μπορεί ένα φωτόνιο ακτίνας γάμμα με κατάλληλη ποσότητα ενέργειας να παράγει ένα ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου.

Τα ισχυρά ηλεκτρικά ρεύματα μέσα σε μια λάμψη στην αστραπή είναι ηλεκτρόνια που κινούνται πολύ γρήγορα. Όταν αυτά τα ηλεκτρόνια περνούν κοντά από τα μόρια του αέρα, σκεδάζονται και εκπέμπουν ακτινοβολία γάμμα. Οι γ-ακτίνες με την σειρά τους παράγουν τις λάμψεις TGF, που συνδέονται με τις λάμψεις της αστραπής. Αυτές οι ακτίνες γάμμα έχουν πολύ υψηλή ενέργεια και κάτω από κατάλληλες συνθήκες κοντά στον πυρήνα των ατόμων παράγουν ζεύγη ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων. Τα δε ηλεκτρόνια και τα ποζιτρόνια, κινούμενα σπειροειδώς γύρω από τις γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης, σχηματίζουν ένα ρεύμα προς τα πάνω.

Το τηλεσκόπιο Fermi έχει παρατηρήσει πολλές λάμψεις ακτίνων-γ TGF. Αν και σχεδιάστηκε για να παρατηρήσει ακτίνες γάμμα και όχι ποζιτρόνια, παρατήρησε επίσης, ποζιτρόνια που παράγονται στις καταιγίδες. Περιστασιακά, ένα ποζιτρόνιο κινούμενο προς τα πάνω μετά από μια λάμψη TGF κτυπάει το τηλεσκόπιο Fermi. Το ποζιτρόνιο και ένα ηλεκτρόνιο από το τηλεσκόπιο Fermi ‘εξολεθρεύει’ το ένα το άλλον και παράγει με αυτό τον τρόπο μία ακτίνα γάμμα, την οποία ανιχνεύουν τα όργανα του Fermi. Οι ακτίνες γάμμα έχουν ακριβώς την ενέργεια που περιέχεται στο ζευγάρι ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου, όπως καθορίζεται από την εξίσωση του Αϊνστάιν E= mc2

Ο Michael Briggs του Πανεπιστημίου της Αλαμπάμα ανακοίνωσε την έρευνα αυτή κατά τη συνεδρίαση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Σιάτλ. Θα δημοσιευτεί επίσης στο περιοδικό Geophysical Research Letters.

About the author

physics4u

Leave a Comment

Share