В западной пустыне Юты массив телескопов по занимаемой территории охватывает параметры Нью-Йорка. Их установили там в ожидании космического излучения. Объект фиксирует высокоэнергетические частицы, которые постоянно сталкиваются с земной атмосферой. Космические лучи активируют 500-плюс датчиков каждые несколько минут.
При проверке данных в 2013 году физики заметили странную подпись частиц. Это был фотонный эквивалент легкого дождя. В массиве неожиданно зафиксировали редкое явление – гамма-лучи. Это световые волны наивысшей энергии на ЭМ-спектре, возникающие при ударах молнии. Спустя 5 лет команда из Университета штата Юта более детально наблюдала за нисходящими наземными гамма-вспышками (TGF).
Телескопический массив запечатлел 10 всплесков TGF в период 2014-2016 гг. Проекту «Lightning Project» удалось впервые обнаружить TGF в начале облачной молнии и показать, где они появились внутри грозы. Телескопический массив сейчас является единственным средством, позволяющим документировать полный отпечаток TGF и показать, что гамма-лучи в диаметре покрывают площадь в 3-5 км.
Случайная лаборатория
Работа базируется на исследовании, опубликованном в прошлом году. Оно установило сильную корреляцию между аналогичными всплесками энергетических частиц, выявленных в 2008-2013 гг., а также молниеносной активностью, зарегистрированной национальной сетью обнаружения молнии. Физики были в шоке.
К примеру, можно уловить 4-5 активаций детекторов в течение миллисекунды. Это гораздо быстрее, чем ожидали от космических лучей. В итоге, стало ясно, что все эти странные события произошли при условиях плохой погоды. Чтобы более детально изучить молнию, привлекли исследователей из Лаборатории атмосферных исследований Лэнгмюра. Они установили карту из 9 станций, которая создает 3D-изображения радиочастотного излучения. В 2014 году в центре массива поставили дополнительный прибор («медленная антенна»), который регистрирует изменения электрического заряда шторма, вызванного разрядом молнии.
Обнаружения телескопического массива и наблюдение за молнией представляют собою новый шаг в понимании TGF. Измерения также показывают, что гамма-лучи создаются в коротких импульсах, каждый из которых длится всего от десяти до нескольких десятков микросекунд.
Очень редкое явление
Первый TGF в 1994 году записал спутник Ферми. До того момента физики полагали, что лишь мощные небесные события, вроде звездного взрыва, способны создавать гамма-лучи. Постепенно стало понятно, что лучи сформированы в первые миллисекунды восходящей молнии.
Раньше успели зарегистрировать лишь 6 TGF, два из которых были созданы искусственно в индуцированных экспериментах. Оставшиеся 4 исследования с естественной молнией сообщали, что TGF возникли гораздо позже, когда молния ударила в поверхность. Наблюдения массива выступают первыми, показывающими, что TGF происходят на начальной стадии разрушения молнии, аналогично спутниковым наблюдениям.
Что дальше?
Множество вопросов осталось без ответа. Например, не все удары молнии создают вспышки. Все дело в том, что существует лишь один конкретный тип? Команда надеется установить дополнительные датчики в массив, чтобы улучшить процесс измерения молнии.