Zum ersten Mal haben Wissenschaftler einen Blitz im Moment seiner Entfesselung einer gewaltigen Strahlungsexplosion beobachtet, die als terrestrischer Gammastrahlenblitz (TGF) bekannt ist.
Forschende der Universität Osaka leiteten die Arbeit, die einen der mächtigsten und faszinierendsten Naturvorgänge unseres Planeten in seiner ganzen Intimität sichtbar machte. Diese Untersuchung bedeutet auch einen Fortschritt im Versuch zu verstehen, wie Gewitter Strahlung erzeugen können, die normalerweise mit den extremsten Objekten des Universums in Verbindung gebracht wird – wie Schwarzen Löchern und Neutronensternen. Die Details wurden heute in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht.
Zwei Blitzpfade und ein energiereiches Ereignis
Mithilfe eines fortschrittlichen Multisensorsystems in der japanischen Stadt Kanazawa beobachtete das Team, wie sich die Blitzentladung in zwei Pfade aufteilte: einer kam aus einer Wolke herunter, der andere bildete sich als Bogen von einem Sendeturm am Boden. Die Wissenschaftler stellten fest, dass der Gammablitz 31 Mikrosekunden vor dem Zusammenstoß der beiden Entladungen in der Luft auftrat.
„Die meisten TGFs werden mithilfe von Satelliten entdeckt, aber die Beobachtungen aus dem All liefern nur begrenzte Informationen“, erklärte Yuuki Wada, Hauptautor der Studie und Forscher an der Universität Osaka, per E-Mail an Gizmodo. „Bei dieser Forschung erfolgte die Beobachtung vom Boden aus, um das TGF im Detail zu untersuchen.“
Was sind TGF?
TGFs wurden erstmals in den 1990er-Jahren aus dem Weltraum entdeckt. Doch trotz jahrzehntelanger Forschung konnte ihr genauer Ursprung bisher nicht bestimmt werden. Im vergangenen Jahr berichteten zwei Studien in Nature von „Glimmern“ von Gammastrahlen und flackernden Blitzen während tropischer Gewitter. Diese Strahlung registrierten Wissenschaftler, indem sie ein Spionageflugzeug direkt in das Sturmsystem fliegen ließen. Die Forschung deutete auf zahlreiche strahlungsbezogene Ereignisse in Gewitterwolken hin – darunter TGFs, die zu den intensivsten und kürzesten Strahlungsausbrüchen zählen.
Der Moment vor dem Zusammenstoß
Während Flugzeugdaten Auskunft über Ort und Zeit von TGFs geben, konnte das Team aus Osaka die Bedingungen ihrer Entstehung aufzeigen. In diesem Fall trat der Gammastrahlenausbruch unmittelbar vor dem Zusammenstoß zweier Hauptblitze auf. Das deutet darauf hin, dass ein überladener elektrischer Feldbereich Elektronen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigte – was das Hochenergieereignis auslöste.
„Die früheren Studien in Nature beruhen auf Beobachtungen aus der Luft. Diese sind ebenfalls sehr interessant, aber Bodenmessungen sind zu deutlich geringeren Kosten möglich“, sagte Wada.
Einzigartige Korrelation mit einem Blitz
Anders als die schwächeren, kürzlich entdeckten „flackernden Gammastrahlenblitze“ über tropischen Regionen, war dieses TGF perfekt mit einem einzelnen Blitz synchronisiert. Während frühere Studien Informationen darüber lieferten, wie viele Gammastrahlenereignisse in einem bestimmten tropischen Gewitter auftreten, untersuchte diese Forschung ein einziges Ereignis im Detail, um zu verstehen, wie Blitze genug Energie erzeugen können, um Gammastrahlen hervorzubringen.
„Die Beobachtungen mit mehreren Sensoren sind weltweit einzigartig“, erklärte Co-Autor Harufumi Tsuchiya, Forscher an der japanischen Atomenergiebehörde, in einer Mitteilung der Universität Osaka. „Auch wenn noch Rätsel bleiben, bringt uns diese Methode dem Verständnis dieser faszinierenden Strahlungsausbrüche näher.“
Mehr als ein himmlisches Spektakel
Die Untersuchung von TGFs könnte helfen, eines der beeindruckendsten und kraftvollsten Naturphänomene unserer Atmosphäre besser zu verstehen – so intensiv, dass es einst den Göttern zugeschrieben wurde. Diese neueste Studie zeigt, dass Blitze mehr sind, als wir dachten – und dass sie möglicherweise Strahlung erzeugen, die jenen Ausbrüchen ähnelt, wie sie sonst nur im tiefen Weltraum vorkommen.
