Fra en NASA-pressemeddelelse:
Forskere, der bruger NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope, har fundet stråler af antimaterie produceret over tordenvejr på Jorden, et fænomen, der aldrig er set før.
Forskere mener, at antimaterielle partikler blev dannet i en jordbaseret gammastråleblitz (TGF), et kort burst, der blev produceret inde i tordenvejr og vist at være forbundet med lynet. Det anslås, at ca. 500 TGF'er forekommer dagligt overalt i verden, men at de fleste opdages.
”Disse signaler er det første direkte bevis på, at tordenvejr skaber antimaterielle partiklerbjælker,” sagde Michael Briggs, et medlem af Fermis Gamma-ray Burst Monitor (GBM) -team ved University of Alabama i Huntsville (UAH). Han præsenterede resultaterne mandag under en nyhedsbrief på American Astronomical Society-mødet i Seattle.
Fermi er designet til at overvåge gammastråler, den højeste energiform af lys. Når antimateriale, der slår Fermi, kolliderer med en partikel af normalt stof, udslettes begge partikler øjeblikkeligt og omdannes til gammastråler. GBM har opdaget gammastråler med energier på 511.000 elektron volt, et signal, der indikerer at et elektron har mødt sit antimateriale modstykke, en positron.
Selvom Fermis GBM er designet til at observere begivenheder med høj energi i universet, giver den også værdifuld indsigt i dette mærkelige fænomen. GBM overvåger konstant hele den himmelske himmel over og jorden nedenfor. GBM-teamet har identificeret 130 TGF'er siden Fermis lancering i 2008.
”I kredsløb i mindre end tre år har Fermi-missionen vist sig at være et fantastisk værktøj til at undersøge universet. Nu lærer vi, at det kan opdage mysterier meget, meget tættere på hjemmet, ”sagde Ilana Harrus, Fermi-programforsker ved NASAs hovedkvarter i Washington.
Rumfartøjet var placeret umiddelbart over tordenvejr for de fleste af de observerede TGF'er, men i fire tilfælde var stormer langt fra Fermi. Derudover indikerede lyn-genererede radiosignaler detekteret af et globalt overvågningsnetværk, at det eneste lyn på det tidspunkt var hundreder eller flere miles væk. I løbet af en TGF, der fandt sted den 14. december 2009, var Fermi placeret over Egypten. Men den aktive storm var i Zambia, ca. 2.800 mil mod syd. Den fjerne storm lå under Fermis horisont, så alle gammastråler, den producerede, kunne ikke have været detekteret.
”Selvom Fermi ikke kunne se stormen, var rumfartøjet alligevel magnetisk forbundet med det,” sagde Joseph Dwyer ved Florida Institute of Technology i Melbourne, FL. ”TGF producerede højhastighedselektroner og positroner, som derefter red op Jordens magnetfelt for at ramme rumfartøjet. ”
Strålen fortsatte forbi Fermi, nåede et sted, kendt som et spejlpunkt, hvor dens bevægelse blev vendt, og ramte derefter rumfartøjet en anden gang, kun 23 millisekunder senere. Hver gang kolliderede positroner i bjælken med elektroner i rumfartøjet. Partiklerne udslettede hinanden og udsendte gammastråler opdaget af Fermis GBM.
Forskere har længe mistanke om, at TGF'er stammer fra de stærke elektriske felter nær toppen af tordenvejr. Under de rette betingelser, siger de, bliver feltet stærkt nok til at det driver et opadgående skred af elektroner. Når højhastighedsniveauer er næsten lige så hurtige som lys, afgiver de højenergielektroner elektroniske gammastråler, når de afbøjes af luftmolekyler. Normalt detekteres disse gammastråler som en TGF.
Men de kaskaderende elektroner producerer så mange gammastråler, at de sprænger elektroner og positroner rydder ud af atmosfæren. Dette sker, når gammastrålenergien omdannes til et par partikler: en elektron og en positron. Det er disse partikler, der når Fermis bane.
Påvisning af positroner viser, at mange højenergipartikler kastes ud fra atmosfæren. Faktisk tror forskere nu, at alle TGF'er udsender elektron / positronstråler. Et papir om resultaterne er blevet accepteret til offentliggørelse i Geophysical Research Letters.
”Fermi-resultaterne satte os et skridt tættere på at forstå, hvordan TGF'er fungerer,” sagde Steven Cummer ved Duke University. ”Vi er stadig nødt til at finde ud af, hvad der er specielt ved disse storme og den nøjagtige rolle, lynet spiller i processen.”
NASAs Fermi Gamma-ray Space Telescope er et partnerskab med astrofysik og partikelfysik. Det styres af NASA's Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. Det blev udviklet i samarbejde med det amerikanske energiministerium med vigtige bidrag fra akademiske institutioner og partnere i Frankrig, Tyskland, Italien, Japan, Sverige og USA.
GBM Instrument Operations Center er placeret i National Space Science Technology Center i Huntsville, Ala. Teamet inkluderer et samarbejde med forskere fra UAH, NASAs Marshall Space Flight Center i Huntsville, Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics i Tyskland og andre institutioner.
Efter midnat på mandag (Eastern Standard Time) vil papiret blive tilgængeligt på AGUs websted på dette link for dem, der er registreret hos AGU.
