Vylepšený letoun U2 špehoval gama záření v tropických bouřích

Vědci vyslali speciálně upravený letoun Lockheed U-2 ve verzi ER-2 pro mise NASA na výzkum gama záření, o němž víme, že nějakým způsobem vzniká v bouřkových mracích. Letadlo odvážně létalo nad tropickými bouřemi v Mexickém zálivu a získalo spoustu nových poznatků o tomto fascinujícím fenoménu.

Letoun ER-2 nad „zářící“ bouří (ilustrace). Kredit: The ALOFT team / Mount Visual, CC BY-SA 4.0.

Nejtvrdší známé elektromagnetické záření, tedy gama záření, obvykle vídáme u jaderných reakcí a u monstrózně energetických událostí v hlubokém vesmíru. Časem se ale ukázalo, že gama paprsky vznikají také mnohem blíž, přímo na Zemi. Vědci zjistili, že gama záření generují i pozemské bouře. Původně si mysleli, že za jeho vznik jsou zodpovědné blesky. Zdá se ale, že je to spíše naopak. Gama záření se může podílet na vzniku blesků.

Martino Marisaldi. Kredit: University of Bergen.

Už nějakou dobu víme, že v bouřích vznikají různé typy gama záření. Terestrické gama záblesky (TGF, Terrestrial gamma-ray flash) trvají maximálně 100 mikrosekund. Naproti tomu gama záře (Gamma-ray glow) může trvat až stovky sekund. Gama záření bouří není nebezpečné, ale rozhodně je fascinující. Láká vědce natolik, že se odhodlali k pozoruhodné misi, která vedla k objevu nového typu bouřkového gama záření.

Martino Marisaldi z norské University of Bergen a italského institutu National Institute for Astrophysics (INAF) s početným týmem spolupracovníků si na výzkum gama záření sehnali upravené studenoválečné špionážní letadlo Lockheed U-2, jeden ze dvojice těchto letounů, které ve variantě ER-2 (High-Altitude Airborne Science Aircraft) létají ve službách NASA, konkrétně výzkumného centra Armstrong Flight Research Center.

Logo. Kredit: University of Bergen.

Letoun ER-2 je doslova nacpaný výzkumným vybavením. Jeho zásadní předností je, že může operovat ve výšce až 20 kilometrů, tedy zhruba dvakrát výš než běžná dopravní letadla. V rámci výzkumu ER-2 letěl celkem desetkrát nad Mexickým zálivem a studoval tropické bouře, kterých tam bývá požehnaně.

Jak popisuje Marisaldiho kolega Steve Cummer z americké Duke University, v minulosti se již několik projektů s využitím letounů zaměřilo na výzkum gama záření v bouřích, jejich výsledky jsou ale rozporuplné. Nový výzkum měl vyjasnit, jak to s gama zářením v bouřích vlastně je. Výzkumný letoun ER-2 je na tento úkol ideální. Dokáže letět těsně nad vrcholky bouřkových mraků, kde je velmi blízko vznikajícímu gama záření.

Vědci objevili doposud neznámé blikající gama záblesky (FGF, Flickering gamma-ray flashes), pulzy gama záření, které trvají déle než terestrické gama záblesky TGF, zhruba stovky milisekund. Zdá se, že tyto pulzy těsně souvisejí s déletrvajícími gama zářemi. Nový výzkum také odhalil, že gama záření v bouřkách není statické, ale výrazně kolísá.

Zdá se, že gama záření v podstatném množství vzniká asi v polovině tropických bouří. Badatelé se domnívají, že ho generují kolize volných elektronů, urychlovaných mohutnými elektrickými poli v bouřkových mracích, s molekulami vzduchu a vody. Takové kolize mohou spouštět reakce, jejichž výsledkem je gama záření, a také antihmota, rovněž v bouřích pozorovaná.

Video: Studying Thunderstorms with NASA’s ER-2 Aircraft