Lampi di raggi gamma lampeggianti: come una “pentola gigante che ribolle” tra le nuvole temporalesche

I temporali tropicali possono produrre radiazioni gamma, e questo era già noto. Voli complessi su un aereo spia convertito mostrano ora che questo fenomeno si verifica più frequentemente e in modo più diverso di quanto si pensasse in precedenza.

Un gruppo di ricerca internazionale ha scoperto un nuovo fenomeno nelle nuvole temporalesche: deboli lampi di raggi gamma. Durante dieci voli sopra le nuvole temporalesche tropicali nel Golfo del Messico, nei Caraibi e nell’America centrale, ho potuto registrare 24 eventi di questo tipo.

I lampi di raggi gamma flash sono spesso seguiti da un lampo visibile, quindi potrebbero svolgere un ruolo nella formazione dei fulmini. Questo è quanto scrive il team guidato da Nikolai Ostgaard e Martino Marisaldi dell’Università di Bergen in Norvegia In due articoli Nella rivista “Natura”.

La radiazione gamma è più energetica dei raggi X e viene prodotta, ad esempio, durante il decadimento radioattivo. Nello spazio, le eruzioni solari, le esplosioni stellari e i buchi neri sono potenziali fonti di tali radiazioni.

Impulsi molto brevi di radiazioni gamma sono chiamati gamma burst. Il fatto che possano formarsi nelle nubi temporalesche è stato scoperto un po’ per caso negli anni ’90, mentre cercavano di rilevare le radiazioni gamma dallo spazio. Da allora, gli scienziati hanno rilevato due forme di radiazioni gamma nelle nubi temporalesche: lampi di raggi gamma terrestri e brillamenti di raggi gamma che durano fino a 100 secondi.

Un nuovo tipo di raggi gamma

Nel luglio 2023, i membri del team hanno volato più volte sopra grandi temporali tropicali. “A un’altitudine di 20 chilometri possiamo volare direttamente sopra la copertura nuvolosa, il più vicino possibile alla sorgente dei raggi gamma”, ha detto Ostgaard in una dichiarazione della Duke University di Durham (North Carolina, USA). Il team ha utilizzato diversi dispositivi di misurazione durante i viaggi, che sono durati dalle tre alle otto ore. Due diversi dispositivi hanno registrato le radiazioni gamma per escludere il più possibile errori legati al sistema.

Le analisi hanno confermato che i gamma flare sono un fenomeno comune nei temporali tropicali: nove voli su dieci hanno registrato più di 500 eventi di questo tipo della durata fino a dieci secondi. Il team ha anche documentato 96 lampi di raggi gamma terrestri e dieci lampi di brillamenti, ovvero intensificazioni di brillamenti inferiori a cento millisecondi. Hanno scoperto che deboli lampi di raggi gamma rappresentano un nuovo tipo di radiazione gamma.

Mentre i lampi di raggi gamma terrestri (TGB) durano al massimo un millisecondo, i lampi di raggi gamma flash (FGB) durano da 10 a 100 millisecondi e cambiano intensità molto rapidamente. A differenza dei TGB non emettono né radiazioni ottiche né radio. TGB e FGB si verificano quando viene rilevato anche il bagliore gamma. La dinamica delle nubi temporalesche luminose a raggi gamma è simile, per struttura e comportamento, a quella di una “pentola gigante e gorgogliante”, ha spiegato Marisaldi.

Non c’è pericolo durante il volo

I ricercatori atmosferici sospettano che il TGB e il bagliore gamma siano causati da forti campi elettrici nelle parti superiori delle nubi temporalesche. Gli elettroni possono raggiungere velocità vicine a quella della luce ed emettere radiazioni ad alta energia quando entrano in collisione con gli atomi dell’aria. Gli autori dello studio non possono ancora fornire una possibile fonte per FGB.

Tutti i raggi gamma dei temporali sono innocui per i passeggeri degli aerei. “Anche con la conoscenza che abbiamo ora, sono meno ansioso di volare rispetto a prima”, afferma il coautore Steve Comer della Duke University.

Commentando per Nature, Joseph Dwyer dell’Università del New Hampshire a Durham, USA, afferma: “È sorprendente che, a più di due decenni dall’inizio del 21° secolo, l’atmosfera terrestre contenga abbastanza sorprese da stimolare una linea di ricerca completamente nuova”.

Le nuove misurazioni non sono solo entusiasmanti, ma gettano le basi per progetti futuri: dimostrano come è possibile utilizzare gli aerei per esaminare in modo efficiente le emissioni di raggi gamma provenienti dai temporali.