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Gammablitz und Donner: Mit dem Spionageflugzeug zum Strahlungsausbruch
Energiereiche Gammastrahlung entsteht nicht nur in den Tiefen des Weltraums, sondern auch ganz erdnah. Viel häufiger als bekannt, flackern bei Gewitter Blitze, die das menschliche Auge gar nicht wahrnimmt.
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Bereits in den 1990er Jahren zeichneten Beobachtungssatelliten auf Erdumlaufbahnen unerwartete Messwerte „von unten“ auf: Eigentlich sollten sie Gammastrahlung einfangen, die sich bisweilen im Weltraum entlädt, blitzartig oder auch in längeren Ausbrüchen. Die energiereiche Strahlung entsteht aber auch in Gewitterwolken über der Erde.
Nun flogen Forschende ein umgerüstetes Spionageflugzeug über zehn tropische Gewitter südlich des US-Bundesstaats Florida, um die erdnahen Gamma-Entladungen näher zu untersuchen. Wie sie in zwei Artikeln im Fachmagazin „Nature“ berichten, sind die Energie-Erscheinungen häufiger und vielfältiger als bisher bekannt.
Kaskadierende Kollisionen
Wie die Gammastrahlung bei Gewitter freigesetzt wird, weiß man: In den Wolken verwirbeln Winde die Mischung aus Wassertropfen und Hagelkörnern, sodass elektrische Ladungen entstehen – ähnlich wie beim Reiben eines Luftballons an Stoff. Positiv geladene Teilchen sammeln sich im oberen Teil der Wolken, negativ geladene fallen nach unten, was ein starkes elektrisches Feld erzeugt.
Oft, aber nicht immer, folgen Blitze auf die Gamma-Entladungen.
© Oscar van der Velde
Wenn geladene Teilchen wie Elektronen in ein solches Feld geraten, werden sie enorm beschleunigt. Treffen sie auf ein Gasmolekül, können sie weitere Elektronen herausschlagen. Dieser Prozess kann sich ausbreiten, bis die Zusammenstöße Kernreaktionen auslösen. Dabei werden extrem starke und kurze, weniger als eine Zehntausendstel-Sekunde andauernde Impulse von Gammastrahlung frei.
Es wurde aber auch schon ein weniger energiegeladenes „Gamma-Leuchten“ beobachtet, das deutlich länger, bis zu einigen Hundertstelsekunden, anhalten kann.
Neuartiges Flackern
Ein Team um Martino Marisaldi von der Universität Bergen in Norwegen hat Gamma-Leuchten in Gewitterwolken untersucht, die sich über eine Fläche von 9000 Quadratkilometern erstreckten. Über drei Stunden kam es zu Strahlungsemissionen, die jeweils eine bis zehn Sekunden dauerten und die – anders als bei früheren Beobachtungen – nicht gleichzeitig auftraten. Bei neun der zehn Flüge registrierten die Forschenden mehr als 500-mal ein Gamma-Leuchten.
„Die Dynamik der Gamma-leuchtenden Gewitterwolken ähnelt einer Art riesigem Kochtopf“, sagt Marisaldi. Das Gammaleuchten entspreche dabei dem Wasserdampf, der von kochendem Wasser aufsteigt.
Ein Team um Nikolai Østgaard, der auch an der Universität Bergen forscht, identifizierte eine neue Art von Gammastrahlungsemission, die es als „flackernde Gammastrahlenblitze“ bezeichnet. Bei fünf der zehn Flüge wurde das Phänomen 24 Mal beobachtet. 17 Mal war es von herkömmlichen Blitzen gefolgt.
Die Autoren vermuten, dass die flackernden Gammastrahlenblitze als Gamma-Leuchten beginnen, das aber plötzlich an Intensität zunimmt und zu einer Folge von Strahlungsimpulsen wird, die 250 Millisekunden andauern können. Flackernden Gammastrahlenblitze könnten eine Form der Strahlung sein, die zwischen Gamma-Leuchten und Gammablitzen steht.
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Eine Quelle: www.tagesspiegel.de