Bliksem is ongetwijfeld een van de meest opvallende natuurverschijnselen voor de mensheid en vertegenwoordigt zowel de kracht als de onvoorspelbaarheid van de natuur. Hoewel bliksem in het verleden moeilijk te bestuderen was, zijn wetenschappers er nu in geslaagd om ze grondiger te analyseren en zelfs overeenkomsten te vinden met gebeurtenissen in de ruimte.
Volgens onderzoek door wetenschappers van de Universiteit van Osaka, gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances, is ’s werelds eerste waarneming van een intense uitbarsting van straling, bekend als een “aardse gammaflits ” (TGF), gesynchroniseerd met een bliksemontlading, gemaakt op .
De mogelijkheid om dit fenomeen te bestuderen, zegt Yuuki Wada, hoofdauteur van het onderzoek, zorgt voor een beter begrip van hoe hoogenergetische gebeurtenissen plaatsvinden in de atmosfeer van de aarde.
Hoe TGF’s worden geproduceerd
De hypothese dat TGF’s ontstaan door bliksemontladingen, als gevolg van de versnelling van elektronen tot zeer hoge snelheden, is niet nieuw, hoewel hun voorbijgaande aard – die slechts tientallen microseconden duurt – moeilijk te bevestigen was.
Voor dit onderzoek werd een “ultramoderne multi-sensorconfiguratie” gebruikt, die het mogelijk maakte om TGF’s te observeren die opkwamen uit onweersbuien in Kanazawa City, Ishikawa Prefecture. De waarnemingen omvatten optische, radiofrequente en hoogenergetische straling.
Er werden twee ontladingspaden gedocumenteerd: een neerwaartse vanuit de wolk naar een zendmast op de grond en een opwaartse in de tegenovergestelde richting. De onderzoekers ontdekten dat een TGF werd geproduceerd vlak voordat de twee banen elkaar ontmoetten, waardoor een “zeer geconcentreerd” elektrisch veld ontstond dat elektronen in de lucht versnelde tot bijna-lichtsnelheden.
Het eerste TGF foton werd gedetecteerd 31 microseconden voor de botsing tussen de twee banen. De volledige uitbarsting duurde 20 microseconden na de botsing, met als hoogtepunt een ontlading van -56 kA als gevolg van de botsing.
Implicaties van een “oud mysterie
Dankzij deze waarneming werden belangrijke inzichten verkregen in wat het onderzoek beschrijft als het “oeroude mysterie” van hoe bliksem genoeg energie krijgt om gammastraling te genereren, een fenomeen dat vaak wordt geassocieerd met extreme gebeurtenissen in de ruimte, zoals zwarte gatstralen of supernovae.
Dit bewijs ondersteunt eerdere theorieën over de dynamica van bliksemaanjagers, evenals de mogelijke rol van thermische runaway en relativistische terugkoppeling in dergelijke hoogenergetische uitbarstingen.
Voorlopig zijn de onderzoekers van plan door te gaan met het bestuderen van nog onbekende aspecten, zoals de innerlijke werking van bliksem, en manieren te onderzoeken om de veiligheid en veerkracht van structuren die kwetsbaar zijn voor deze verschijnselen te verbeteren.
