A NASA Marshall Űrrepülési Központjának és a Goddard Űrrepülési Központnak együttműködésével egy nemzetközi kutatócsoport újfajta gamma-sugárzást fedezett fel, ami a viharok idején keletkezik, de egészen eddig nem sikerült megfigyelni, pedig a már ismert gamma-sugárzási formáktól eltérő módon "viselkedik". A felfedezés újabb információkat szolgáltat a viharok környezetében zajló folyamatokkal kapcsolatban és a nem is olyan régóta ismert földi gamma-kitörések alaposabb megértéséhez is hozzájárul.

Az 1990-es évek legelején a Compton Gamma-sugár Obszervatórium elnevezésű műhold korábban sosem látott jelenséget figyelt meg a magasban: nagyon rövid ideig tartó, intenzív gammasugár-kitöréseket, amelyeket csak a légkör felső részében lehetett detektálni. A felfedezésről először 1994-ben számoltak be a kutatók, akik, részletesebb információk híján, eleinte mindössze elméleti magyarázatot tudtak adni a felvillanásokkal kapcsolatban. A teóriák szerint a minimum 30 kilométeres magasságban képződő kitörések során a nagyenergiájú elektronok szinte fénysebességgel haladnak felfelé az atmoszférában és forrásukat egy ritka fajta elektromos kisülés alkotja. Későbbi megfigyelések során kiderült, hogy a TGF-nek (Terrestrial Gamma-ray Flashes, földi gammasugár-felvillanások) nevezett jelenség egyáltalán nem ritka, az aktív viharok régióiban szokványos eseménynek számít és naponta 500-1000 ilyen felvillanás is történhet a világ különböző pontjain. Az ezredmásodperc erejéig vagy annál is rövidebb ideig tartó kitörések több millió elektronvolt energiájúak és jellemzően akkor keletkeznek, mikor a villámlás vagyis az elektromos kisülés a felhő belsejében történik (felhővillámlás).

A TGF-eken kívül egy másik fajta, szintén viharokhoz köthető gamma-kitörési típus is ismert: a gamma-fénylés, ami a felvillanásoknál jóval hosszabb ideig, akár több percig is tart a viharok során és a viharfelhők elektrosztatikus mezejével áll összefüggésben. Bár évtizedek óta végeznek megfigyeléseket ezekkel a jelenségekkel kapcsolatban a szakértők, de egyelőre mégis hiányosak az ismereteink róluk.

Olyannyira, hogy a harmadik típusú, viharokban létrejövő gamma-sugárzásra csak most derült fény.

A kutatók a NASA légi kutatóplatformját, az ER-2-t használták a megfigyelésekhez, ami 2023-ban a Karib-térség és Közép-Amerika viharai felett repült nyolcas alakzatban több alkalommal is és a fedélzetén található berendezésekkel, többek között egy időjárási radarral, valamint a gamma-sugárzást, a mikrohullámú-sugárzást és a villámlást mérő eszközzel gyűjtötte az adatokat. Az ER-2 feladata elsősorban a TGF-ek utáni vadászat volt, mivel ezeket a felvillanásokat ritkán sikerült észlelni légi járművekkel. A műszerek azonban valami mást is detektáltak.

Az FGF (Flickering Gamma-ray Flashes, villódzó gammasugár-felvillanások) nagy meglepetést okoztak a kutatók számára, mivel a földi gammasugár-felvillanásokkal ellentétben az űrbeli eszközökkel szinte lehetetlen érzékelni őket. A villódzó gammasugár-felvillanásokat 20 kilométeres magasságban figyelték meg és a mérések szerint 50-250 ezredmásodpercig tartottak.

Az FGF-ek ezzel a hiányzó láncszemet jelentik a gyors felvillanások és a hosszabb idejű fénylések között

és betekintést nyújthatnak a viharok titokzatos működésébe. A villódzó gammasugár-felvillanások a kutatók leírása szerint szokványos gamma-fénylésként kezdődnek, majd az intenzitásuk hirtelen exponenciálisan megnő és instabil, villogó módba váltanak pulzusok sorozata során. Az FGF-ekre jellemző, hogy optikailag és rádióhullám-tartományban "némák", emiatt a megfigyelésük nehezebb, mint a TGF-eké. A NASA szerint a viharok és főként a villámlások tanulmányozása nem csak tudományos szempontból vezethet értékes felfedezésekhez, hanem a gyakorlati életben is segíthet, például a villámlások kockázatának pontosabb becslése által.

(Fotó: NASA/ALOFT team)