Yıldırımlar Gama Işınları Üretebilir

Gama ışınları, evrende üretilen en enerjik ışık dalgasıdır. Aslında o kadar enerjikler ki, bazı radyoaktif bozunmalarda, birçok kozmik patlamada ve yıldırımlarda görülürler. Özellikle, yıldırımların gama ışınlarını nasıl ürettiği bilinmediği için sonuçlar biraz kafa karıştırdı.

Karasal Gama ışını flaşları (TGF'ler), "fren radyasyonu" anlamına gelen Almanca bir kelime olan bremsstrahlung tarafından üretilir. Hızlandırılan veya yavaşlatılan elektrik yüklü bir parçacık (dolayısıyla frenleme terimi) elektromanyetik radyasyon yayacaktır. TGF'ler söz konusu olduğunda, gama ışını yayılmasının nededni elektronların hızlandırılmasıdır.

Şu anda ön baskısı ArXiv'de mevcut olan yeni bir makalede, araştırmacılar bir TGF'nin optik karşılığına ilişkin son gözlemleri rapor ediyor. Bu önemlidir çünkü, yıldırım tarafından gama ışınlarının üretilmesine ilişkin iki ana hipotez, görünür ışıkta farklı imzalar üretir. Birincisi, fotonların - ışık parçacıkları - ve pozitronların - elektronun antimadde eşdeğeri - elektron çığları oluşturan geri bildirim ürettiğini öne süren Relativistik Geri Bildirim (RFD) mekanizmasıdır. Şimşek bulutlarında antimadde oluşur, bu yüzden bu senaryonun ciddiye alınması gerekir. Bu model doğruysa, görünür ışıkta ve bir miktar mütevazı ultraviyole ışığında çok az veya hiç imza olmamalıdır. Bu karanlık yıldırım olarak bilinir.

Alternatif açıklama, lokalize bir yüksek elektrik alanının elektron kaskadı oluşturacağı termal kaçak elektronun üretim mekanizmasıdır. Bu alanlar, geleneksel arıza alanından on kat daha yüksek olacaktır.

Yazarlar makalede, "Termal kaçak elektronun üretim mekanizması, TGF olaylarının yıldırım liderleriyle ilgili flamaların uçlarının yakınında üretildiğini varsayar. Serbest elektron popülasyonu daha sonra, yıldırım lideri ipuçlarının önündeki potansiyel düşüşlerde, termal kaçak mekanizması aracılığıyla kaçak elektronlara yönelik potansiyel düşüşlerde daha da hızlandırılır.” yazıyorlar.

Termal kaçak, gama ışınlarıyla aynı anda optik bir sinyal üretecektir. Ve 11 Eylül 2021'deki bir gök gürültülü fırtına sırasında araştırmacılar, termal kaçak üretim mekanizmasıyla tutarlı olarak bir yıldırım fırtınasından gama ışınlarını ve optik sinyalleri tespit eden Teleskop Dizisi Yüzey Dedektörünü (TASD) kullanıyorlardı.

Yazarlar, "Verilerimiz, TGF üretimiyle bağlantılı olarak görünür ışıkta önemli bir artışa işaret ediyor. Bu sonuçtan, sonucumuzun termal kaçak mekanizma modelini desteklediği ve TGF'lerin Relativistic FeedBack mekanizması tarafından önerildiği gibi karanlık olaylar olduğu fikrini desteklemediği sonucuna varmak mantıklı görünüyor." şeklinde yazdılar çalışmalarının sonucuna göre.

Şimşekten gelen gama ışınlarına gelince, hikayenin sonu bu değil. Bilim insanları, gök gürültülü fırtınaların ve şimşeklerin karmaşıklığının sadece yüzeyini çiziyorlar.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.