Nytt gammastrålingsfenomen oppdaget med NASAs forskningsfly
Forskere ved Universitetet i Bergen har oppdaget et hittil ukjent fenomen med gammastråling i tordenstormer. Funnene, publisert i Nature i dag, viser at gammastråling fra tordenskyer er mer kompleks og dynamisk enn tidligere antatt.
Main content
UiB-professorene Nikolai Østgaard og Martino Marisaldi, ved Institutt for fysikk og teknologi, står bak hver sine artikler i siste nummer av det prestisjetunge tidsskriftet Nature.
Sommeren 2023 gjennomførte de en flykampanje i Sentral-Amerika og det karibiske hav, hvor de fløy NASAs forskningsfly ER-2 i 20 km høyde rett over tordenstormer. På denne måten kunne måleinstrumentene observere gammastrålingen fra uværet på tettest mulig hold, og det ga en unik detaljrikdom. Nå er alle analyser gjennomført, og resultatene presenteres i Nature.
Se også Nikolai Østgaard fortelle om forskningen i NRK Dagsrevyen 2. oktober, og NRKs nettsak om den oppsiktsvekkende forskningen.
ALOFT-oppdraget, Airborne Lightning Observatory for Fly’s eye simulator and Terrestrial gamma ray flashes, er et samarbeid mellom NASA og Universitetet i Bergen. NASAs ER-2-fly, fra Armstrong Flight Research Center, fløy like over tordenskyer i Florida og Karibia for å samle inn mer nøyaktige data enn noen gang tidligere om lyn og terrestriske gammastråleutbrudd.
Det er kun knappe tre tiår siden forskerverdenen oppdaget at den mest energirike delen av det elektromagnetiske spekteret, gammastråling, kan oppstå i forbindelse med tordenstormer. Siden da har forskere tilknyttet Romfysikkgruppen ved UiB kommet med viktige bidrag til å utforske naturfenomenet videre.
Oppdaget et tredje gammastrålingsfenomen
- Resultatene vil vekke enorm oppsikt. Tidligere har vi kjent til to ulike former for gammastråling. Den ene er den vi kaller for jordiske gammaglimt (TGFs) og som karakteriseres ved høy intensitet og kort tidsskala på noen få hundre mikrosekund eller mindre. Den andre er kjent som gamma-glødende tordenskyer – den er mindre intens enn TGFs men kan vare i flere minutter eller endatil timer, forteller professor Nikolai Østgaard entusiastisk.
I de ferske Nature-artiklene rapporterer Østgaard og Marisaldi om at de har observert et tredje gammastrålingsfenomen, som de kaller «flakkende gammaglimt» (FGFs). FGFs-fenomenet har i seg enkelte særtrekk fra begge de to andre fenomenene, samtidig som det har sine særegenheter.
- Det mest bemerkelsesverdige er kanskje at FGFs er gammastrålingspulser som ikke viser noen sammenheng med andre synlige signaler eller radiosignaler. Kanskje kan FGFs vise seg å være "den savnede brikken i puslespillet" til å forstå hvordan dannelsen av lyn og produksjonen av gammastråling, sier Østgaard.
Nature-artikkelen til Marisaldi og hans medforfattere undersøker nærmere gammastrålingsfenomenet man tidligere har kjent som gamma-glødende tordensky. I motsetning forskerverdenens klare oppfatning hittil, viser Marisaldi at tropiske tordenstormer vanligvis sender ut gammastråling i flere timer og over områder som strekker seg over flere tusen kvadratkilometer.
- Den omfattende dynamikken til gammaglødende tordenskyer står i skarp kontrast til det mer rolige og stasjonære bildet man tidligere har forestilt seg. De nye observasjonene vil kunne få betydelig innvirkning når man prøver å modellere fysikken i jordens atmosfære, sier professor Martino Marisaldi ved Institutt for fysikk og teknologi.
ALOFT-kampanjen har vært finansiert med forskningsmidler fra Norges Forskningsråd og ledet av Professor Nikolai Østgaard, professor Martino Marisaldi (begge fra UiB), Timothy Lang (Marshall Space Flight Center, NASA) og Franzeska Becker (ER-2 Mission Managament).
ALOFT-kampanjen
De banebrytende resultatene til Østgaard og Marisaldi bygger på målinger som ble utført under flykampanjen ALOFT (Airborne Lightning Observatory for FEGS and TGFs). Flykampanjen ble gjennomført i et samarbeid mellom NASA og Universitetet i Bergen sommeren 2023, med 10 flygninger i NASAs forskningsfly ER-2. Med utgangspunkt i MacDill Air Force Base i Florida, USA, fløy de over tordenstormer i Mexico, El Salvador, Nicaragua og Florida.
ER-2 flyet var utstyrt med 4 gammadetektorer utviklet ved UiB, kamera og en rekke fotometre i mange bølgelengdeområder, elektriske felt-målere og radarer fra amerikanske grupper som deltok i kampanjen. Alle instrumentene var plassert i vingene og i selve flykroppen.