17.2.2005, 20:02 Uhr
Gammablitze: Die relativistische Seite von Gewittern

Extrem energetische Prozesse laufen nicht nur in der Umgebung von Schwarzen Löchern oder explodierenden Sternen ab. Auch in der Erdatmosphäre werden Elektronen laufend auf hohe Energien beschleunigt, berichtet eine amerikanisch-kanadische Forschergruppe im Magazin "Science". Indem die Elektronen mit Atomen in der Luft kollidieren, senden sie Blitze von harter Gammastrahlung aus.

Ursache der terrestrischen Gammablitze dürften letztlich starke elektrische Felder über Gewitterwolken sein, vermuten die Forscher um David Smith von der University of California in Santa Cruz. "Ich finde die Vorstellung faszinierend, dass die Erde, ein ziemlich kleiner und sanftmütiger Planet, Teilchen auf ultrarelativistische Energien beschleunigen kann", so der Physiker.

Im Jahr 1994 hatte ein Forschungssatellit erstmals Ausbrüche von Gammastrahlung in der Atmosphäre entdeckt, das unerwartete Phänomen jedoch nur begrenzt studieren können. Smith und Kollegen analysierten nun die detaillierteren Beobachtungen des Reuven Ramaty High Energy Solar Spectroscopic Imager (RHESSI). Demnach sind die Millisekunden währenden Ereignisse alles andere als selten: Pro Tag scheint es zu mindestens 50 Gammablitzen zu kommen. Und sollte die Energie dabei nicht gleichmäßig, sondern in einem engen Kegel abgestrahlt werden, könnte die Zahl durchaus hundertmal höher liegen.

Die Gammaphotonen stammen aus Höhen jenseits 25 Kilometern und besitzen typischerweise Energien von bis zu 20 Megaelektronenvolt. Die sie aussendenden Elektronen dürften daher mit 99,99 Prozent der Lichtgeschwindigkeit unterwegs sein, schätzen die Forscher. Da die Gammablitze besonders häufig über gewitterreichen Regionen auftreten, könnten sie vielleicht auf die in Gewitterwolken produzierten, elektrischen Felder zurückgehen.

"Wenn wir die hier auf der Erde ablaufenden Prozesse verstehen können", so Smith, "erlaubt uns dies vielleicht Einblicke in ähnliche Vorgänge in weniger leicht zugänglichen Teilen des Universums."

Forschung: David M. Smith, Physics Department und Santa Cruz Institute for Particle Physics, University of California, Santa Cruz; und andere; veröffentlicht in "Science", Vol. 307, 18. Februar 2005, pp 1085-1088

Santa Cruz Institute for Particle Physics
RHESSI
Red Sprites and Blue Jets
Blitze

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