Avslører lynets hemmeligheter

Gammaglimt representerer de høyeste fotonenergiene som kan produseres naturlig her på jorden, men har lenge vært et nokså ukjent naturfenomen. Nå kan forskere ved Birkelandsenteret for romforskning ved Universitetet i Bergen presentere resultater som avdekker mange av lynets hemmeligheter.

• Les også Dagbladets intervju med Birkeland-leder Nikolai Østgaard om de nye funnene. 

De nye funnene fra instrumentpakken ASIM, som våren 2018 ble sendt opp til den internasjonale romstasjonen, vekker oppmerksomhet i romforskningsmiljøet, og blir nå slått stort opp med tre artikler i tidsskriftene Science og Journal of Geophysical Research. Sistnevnte er en publikasjon fra The American Geophysical Union (AGU).

- Birkelandsenteret og ASIM-prosjektet sitt hovedmål er å utvide vår forståelse av fysiske prosesser i vårt nære verdensrom og atmosfære. At både Science og AGU vurderer våre resultater som banebrytende er nettopp en bekreftelse på at vi gjør denne jobben bra. Vi er selvfølgelig super-glade for dette, og det vil nok hjelpe oss stort også i fortsettelsen, sier professor Nikolai Østgaard.

Jakten på gammaglimt

Østgaard, som er leder for SFF-senteret Birkelandsenteret for romforskning (BCSS) ved UiB, presenterte 10. desember funnene på den årlige konferansen AGU Fall Meeting i San Francisco, USA. Denne konferansen er verdens største innen romforskning, med mer enn 25.000 deltagere.

Et spørsmål som lenge har opptatt forskermiljøet, er rekkefølgen på gammaglimt og det synlige lynet. Skjer de samtidig, eller kommer den ene før den andre?

- Det problemet er nå løst, kan Østgaard fortelle.

Han er hovedforfatter på artikkelen i Journal of Geophysical Research: Atmospheres, hvor det slås fast at gammaglimtet kommer før det synlige lynet.

- Resultatene våre viser at gammaglimtene oppstår etter at sterke elektriske felt er blitt bygget opp inne i skyen, men før selve lynutladningen, sier han.

Etter å ha fått avklart at gammaglimtet kommer før det synlige lynet, er Østgaard klar på hva som blir veien videre:

- Vi bør nå konsentrere oss om å finne ut hvordan elektroner er i stand til å nå de utrolige hastighetene som kreves for å påvirke gassmolekyler så sterkt at de må sende ut gammastråling for å roe seg ned, sier han.

Elektronstråler

Postdoktor David Sarria ved BCSS er hovedforfatter på en artikkel i Journal of Geophysical Research: Space Physics, hvor man har detektert en såkalt elektronstråle forårsaket av et gammaglimt.

Kort fortalt handler det om at et gammaglimt som har blitt produsert i forbindelse med en tordenstorm i sin tur kan bidra til dannelsen av en strøm av elektroner. Disse vil følge jordens magnetfeltlinjer, og 16. september 2018 var ASIM og den Internasjonale romstasjonen plassert slik at man fikk detektert dem.

- Slike strømmer av elektroner er svært smale i utstrekning, så for å kunne detektere de må man være heldig og være på riktig sted til riktig tid, sier Sarria, og legger til:

- Dataene vi har samlet inn om elektronstrålen gjør at vi er kommet et steg videre i å forstå fenomenet gammaglimt, som er de største fotonenergiene som kan produseres naturlig her på jorden.

Gammaglimt og alver

I tillegg til jordiske gammaglimt kan det oppstå en rekke lysfenomener over skyene når det tordner og lyner. Disse ble oppdaget på 1980-tallet, og fikk etter hvert tildelt eksotiske navn som røde ånder, blå jetter og alver.

• Les også: Har fått kontakt med ASIM

ASIM har instrumenter til å studere disse «omvendte lynene», og i en Science-artikkel, hvor ASIM-leder Torstein Neubert ved Danmarks Tekniske Universitet er hovedforfatter, presenteres for første gang observasjoner av et gammaglimt sammen med en såkalt alv. Sistnevnte er en lysring som oppstår i en høyde på 90-100 km under tordenstormer og som kun varer i brøkdelen av et sekund.

Tidligere har vi kjent til at det kan oppstå gammaglimt i forbindelse med tordenaktivitet, og at det også kan oppstå slike «omvendte lyn» som alver. Det nye er at ASIM-observasjonene av både et gammaglimt og en alv lar oss forstå at disse to fenomenene henger sammen. Først blir det produsert et gammaglimt, og like etterpå – ca. 10 mikrosekund – går det en elektromagnetisk puls fra det synlige lynet. Denne ser vi igjen som en alv når den vekselvirker med den høyere atmosfæren lenger oppe.

Venter nye spennende resultater

ASIM-prosjektet er nå i samtaler om å forlenge tiden på Den internasjonale romstasjonen til ut 2022.

- Er det noen flere spennende funn i vente?

- Det kommer nå så mye interessante data fra ASIM at vi strever med å holde tritt. Bare i november leverte ASIM to observasjoner som er så spennende at de kan bli gjenstand for to artikler, forteller en engasjert Østgaard, og legger til:

- Heldigvis er vi en stor gruppe her ved BCSS som er involvert i disse analysene, og det hjelper godt å kunne diskutere dette fortløpende for å finne ut hva de nye dataene forteller oss. Vi står på videre, og det vil nok komme nye spennende forskningsresultater fra oss om ikke lenge.