Впервые в истории ученые зафиксировали наземную гамма-вспышку — один из самых мощных типов излучения в природе. Случилось это именно в момент удара молнии. Это открытие приближает человечество к разгадке того, как обычная гроза может создать энергию, подобную той, что возникает у черных дыр и нейтронных звезд.
Исследование возглавили ученые из Университета Осаки, а результаты опубликованы в журнале Science Advances. Команда использовала высокоточную мультисенсорную систему наблюдения в японском городе Каназава. Уникальность наблюдения заключается в том, что исследователям удалось снять момент, когда две молнии — одна из грозового облака, а другая из земной башни – слились в воздухе. Всего за 31 микросекунду до их соединения был зафиксирован мощный гамма-всплеск. В результате столкновения лидеров молнии возник разряд силой -56 кА.
Микросекундные события
Наземные гамма-вспышки (TGF — Terrestrial Gamma-ray Flashes) были впервые обнаружены еще в 1990-х годах из космоса. Но тогда их происхождение оставалось непонятным. Более поздние исследования, в частности наблюдения с самолетов, которые влетали непосредственно в грозовые облака, указывали на присутствие высокоэнергетических процессов. Однако наземные измерения, такие как те, что выполнили японские ученые, дают более точное представление о механизмах этих явлений.
Как объясняет ведущий автор исследования Юуки Вада, спутниковые наблюдения ограничены в детализации. Зато наземные системы позволяют фиксировать микросекундные события, что и позволило впервые увидеть, как именно TGF возникает во время молнии. Эта вспышка не была случайной — она произошла в момент, когда электрическое поле между встречными молниями достигло критического напряжения, ускорив электроны почти до скорости света. Эти электроны, сталкиваясь с атомами воздуха, порождают гамма-лучи.
Еще один соавтор исследования, Харуфуми Цучия из Японского агентства атомной энергии, отмечает: это первые в мире мультисенсорные наблюдения такого типа. И хотя многие аспекты еще остаются невыясненными, новая методика уже сделала большой шаг к пониманию природы этих загадочных всплесков.
Молния — не просто атмосферное явление
В отличие от более слабых и менее заметных гамма-мерцаний, которые наблюдали во время тропических гроз, зафиксированная вспышка была четко синхронизирована с ударом молнии. Это позволяет предположить, что именно конкретные электрические условия — мгновенное перенапряжение электрического поля — являются пусковым механизмом для образования гамма-лучей.
В более широком контексте это открытие свидетельствует: молния — не просто атмосферное явление, а еще и источник высокоэнергетического излучения, подобного тому, которое генерируется в экстремальных условиях космоса. Грозы, которые когда-то казались магическими и были приписаны богам, теперь открываются перед человечеством в новом свете — как чрезвычайно сложные электрофизические системы с потенциалом для фундаментальных открытий.
Ранее мы сообщали о том, как была зафиксирована самая яркая гамма-вспышка во Вселенной.
По материалам eurekalert.org
