Ανακαλύφθηκε «τυχαία» από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi της NASA το 2010, ο σκοτεινός κεραυνός είναι ένα εκπληκτικά ισχυρό - αλλά αόρατο - υποπροϊόν των καταιγίδων στην ατμόσφαιρα της Γης. Όπως οι κανονικοί κεραυνοί, οι σκοτεινές αστραπές είναι το αποτέλεσμα μιας φυσικής διαδικασίας φορτισμένων σωματιδίων μέσα στα σύννεφα καταιγίδας που προσπαθούν να ακυρώσουν τα αντίθετα φορτία. Σε αντίθεση με τις κανονικές αστραπές, ωστόσο, οι σκοτεινές αστραπές είναι αόρατες στα μάτια μας και δεν ακτινοβολούν θερμότητα ή φως - αντίθετα, απελευθερώνουν εκρήξεις ακτινοβολίας γάμμα.
Επιπλέον, αυτές οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα προέρχονται από σχετικά χαμηλά υψόμετρα μέσα στα ίδια τα σύννεφα καταιγίδας. Αυτό σημαίνει ότι οι πιλότοι αεροπλάνων και οι επιβάτες που πετούν μέσα από καταιγίδες μπορεί να εκτίθενται σε ακτίνες γάμμα από σκοτεινούς κεραυνούς, οι οποίες είναι αρκετά ενεργητικές για να περάσουν μέσα από το κύτος ενός αεροσκάφους… καθώς και οτιδήποτε ή οποιονδήποτε μέσα σε αυτό. Για να μάθετε πώς μια τέτοια έκθεση σε σκοτεινούς κεραυνούς θα μπορούσε να επηρεάσει τους ταξιδιώτες αεροπλάνων, το Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο των ΗΠΑ ( NRL ) διεξάγει δοκιμές μοντελοποίησης υπολογιστή χρησιμοποιώντας το Λογισμικό τους για τη Βελτιστοποίηση των Ανιχνευτών Ακτινοβολίας — SWORD, εν συντομία.
Οι επίγειες λάμψεις ακτίνων γάμμα (TGF) είναι εξαιρετικά έντονες εκρήξεις ακτίνων γάμμα και δέσμες σωματιδίων ύλης και αντιύλης κάτω του χιλιοστού του δευτερολέπτου. Πρώτα αναγνωρίστηκε το 1994, συνδέονται με ισχυρές καταιγίδες και κεραυνούς, αν και οι επιστήμονες δεν κατανοούν πλήρως τις λεπτομέρειες της σχέσης με τους κεραυνούς. Τα τελευταία θεωρητικά μοντέλα των TGF υποδηλώνουν ότι ο επιταχυντής σωματιδίων που δημιουργεί τις ακτίνες γάμμα βρίσκεται βαθιά μέσα στην ατμόσφαιρα, σε υψόμετρα μεταξύ έξι και δέκα μιλίων, μέσα σε σύννεφα κεραυνών και σε κοντινή απόσταση από πολιτικά και στρατιωτικά αεροσκάφη.
Αυτά τα μοντέλα υποδηλώνουν επίσης ότι οι δέσμες σωματιδίων είναι αρκετά έντονες ώστε να παραμορφώνουν και να καταρρέουν το ηλεκτρικό πεδίο στις καταιγίδες και, ως εκ τούτου, μπορεί να διαδραματίσουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της παραγωγής ορατών κεραυνών. Σε αντίθεση με τους ορατούς κεραυνούς, οι δέσμες TGF είναι αρκετά ευρείες - ίσως περίπου μισό μίλι πλάτος στην κορυφή της καταιγίδας - ώστε να μην δημιουργούν ένα κανάλι θερμού πλάσματος και οπτική λάμψη. εξ ου και το όνομα, 'σκοτεινή αστραπή'.
Μια ομάδα ερευνητών του NRL Space Science Division, με επικεφαλής τον Δρ. J. Eric Grove του κλάδου High Energy Space Environment (HESE), μελετά το περιβάλλον ακτινοβολίας κοντά σε καταιγίδες και σκοτεινές αστραπές. Χρησιμοποιώντας το θερμιδόμετρο που κατασκευάστηκε από την NRL στη NASA Διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi Μετρούν το ενεργειακό περιεχόμενο των σκοτεινών κεραυνών και, για πρώτη φορά, χρησιμοποιούν ακτίνες γάμμα για να εντοπίσουν γεωγραφικά τις λάμψεις.
Ως επόμενο βήμα, ο Δρ. Chul Gwon του HESE Branch χρησιμοποιεί το Λογισμικό NRL για τη Βελτιστοποίηση των Ανιχνευτών Ακτινοβολίας (SWORD) για να δημιουργήσει τις πρώτες προσομοιώσεις μιας σκοτεινής αστραπής που χτυπά ένα Boeing 737. Μπορεί να υπολογίσει τη δόση ακτινοβολίας σε τους επιβάτες και το πλήρωμα από αυτές τις προσομοιώσεις του Μόντε Κάρλο. Προηγούμενες εκτιμήσεις υποδεικνύουν ότι θα μπορούσε να είναι τόσο υψηλό όσο το ισοδύναμο εκατοντάδων ακτινογραφιών θώρακα, ανάλογα με την ένταση του φλας και την απόσταση από την πηγή.
Προσομοίωση ενός Boeing 737 που χτυπήθηκε από σκοτεινό κεραυνό. Οι πράσινες διαδρομές δείχνουν τις διαδρομές των ακτίνων γάμμα από τη σκοτεινή λάμψη καθώς εισέρχονται στο αεροσκάφος από κάτω.
(Πιστωτική: Εργαστήριο Ναυτικής Έρευνας των ΗΠΑ)
Οι προσομοιώσεις SWORD επιτρέπουν στους ερευνητές να μελετήσουν λεπτομερώς τις επιπτώσεις της διακύμανσης στην ένταση, το φάσμα και τη γεωμετρία της λάμψης. Η ομάδα του Dr. Grover συγκεντρώνει τώρα ανιχνευτές που θα πετάξουν με μπαλόνια και εξειδικευμένα αεροσκάφη σε καταιγίδες για να μετρήσουν τη ροή των ακτίνων γάμμα επί τόπου. Οι πρώτες πτήσεις με αερόστατο είναι προγραμματισμένες να πραγματοποιηθούν αυτό το καλοκαίρι.
Πηγή: Ειδήσεις NRL
