Ученые начинают понимать, как может выглядеть гамма-всплеск от молнии, — пишет eurekalert.org.
Анализ данных картографа молний и небольшого портативного детектора излучения неожиданно пролил свет на то, как может выглядеть гамма-всплеск от молнии — путем наблюдения нейтронов, генерируемых из почвы очень сильными ливнями космических лучей. Работа проводилась в обсерватории космических лучей High Altitude Water Cherenkov (HAWC) в Мексике.
«Это было случайное открытие, — сказал Грег Бауэрс, ученый из Национальной лаборатории Лос-Аламоса и ведущий автор исследования, опубликованного в Geophysical Research Letters. — Мы создали эту систему для изучения земных гамма-вспышек — или гамма-всплесков от молний, - которые обычно настолько яркие, что их можно увидеть из космоса. Идея заключалась в том, что HAWC будет чувствителен к гамма-всплескам, поэтому мы установили картографию молний, чтобы зафиксировать анатомию развития молний и точно определить процессы, вызывающие молнии».
Команда, в которую входили Сюань-Мин Шао и Бренда Дингус, также из Лос-Аламоса, использовала небольшой портативный детектор частиц, ожидая, что земная гамма-вспышка будет генерировать четкий сигнал гамма-излучения в детекторе малых частиц.
«Наша система проработала почти два года, и мы видели много молний, — сказал Бауэрс. Но во время этих бурь они не наблюдали ничего похожего на земные вспышки гамма-излучения. — Однако мы наблюдали большие всплески скорости в ясные дни с хорошей погодой, что заставило нас задуматься».
Данные HAWC, собранные за это время, показали, что во всех случаях большой массив, который включает HAWC, был захвачен чрезвычайно сильными потоками космических лучей — настолько большими, что исследователи из Лос-Аламоса не могли оценить их размер.
Сотрудник Калифорнийского университета в Санта-Крузе Дэвид Смит обнаружил, что эти всплески в хорошую погоду ранее наблюдались учеными в России, которые назвали их «нейтронными всплесками», и определил, что они являются результатом производства нейтронов в почве вокруг точки падения космических лучей.
Предыдущая работа, которая моделировала эти события, рассматривала только адроны — тип субатомных частиц — в ядре ливней. Помимо адронов и других частиц, ядра ливня космических лучей также содержат много гамма-лучей.
Для этой работы Уильям Блейн, также из Лос-Аламоса, смоделировал сильные ливни космических лучей и включил как адроны, так и гамма-лучи. «Мы смогли сопоставить наши наблюдения с моделированием, — сказал Бауэрс. — Мы обнаружили, что гамма-лучи производят нейтронный взрыв того же типа, что и адроны».
Это исследование предполагает, что любые природные явления, которые производят пучок гамма-лучей, направленный на землю (например, нисходящие наземные гамма-вспышки), могут вызывать подобную сигнатуру «нейтронной вспышки». Это имеет большое значение для будущих усилий по моделированию наблюдений за наземными вспышками гамма-излучения.
«Это говорит нам о том, что вы не можете просто моделировать гамма-лучи, попадающие в ваш детектор, вам также необходимо учитывать нейтронный взрыв, который происходит поблизости», — сказал Бауэрс.
Иллюстрация к статье:
Обсуждение