Van een NASA-persbericht:
Wetenschappers die de Fermi Gamma-ray Space Telescope van NASA gebruiken, hebben bundels antimaterie gedetecteerd die zijn geproduceerd boven onweersbuien op aarde, een fenomeen dat nog nooit eerder is gezien.
Wetenschappers denken dat de antimaterie-deeltjes zijn gevormd in een terrestrische gammastraalflits (TGF), een korte burst die in onweersbuien is geproduceerd en die wordt geassocieerd met bliksem. Er wordt geschat dat er wereldwijd dagelijks ongeveer 500 TGF's voorkomen, maar de meeste blijven onopgemerkt.
"Deze signalen zijn het eerste directe bewijs dat onweersbuien antimaterie-deeltjesbundels vormen", zegt Michael Briggs, lid van Fermi's Gamma-ray Burst Monitor (GBM) -team aan de Universiteit van Alabama in Huntsville (UAH). Hij presenteerde de bevindingen maandag tijdens een nieuwsbriefing op de bijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle.
Fermi is ontworpen om gammastraling, de meest energetische vorm van licht, te monitoren. Wanneer antimaterie opvallend Fermi botst met een deeltje van normale materie, worden beide deeltjes onmiddellijk vernietigd en omgezet in gammastraling. De GBM heeft gammastraling gedetecteerd met energieën van 511.000 elektronvolt, een signaal dat aangeeft dat een elektron zijn antimaterie-tegenhanger, een positron, heeft ontmoet.
Hoewel Fermi's GBM is ontworpen om hoogenergetische gebeurtenissen in het universum te observeren, biedt het ook waardevolle inzichten in dit vreemde fenomeen. De GBM bewaakt constant de hele hemel boven en de aarde beneden. Het GBM-team heeft sinds de lancering van Fermi in 2008 130 TGF's geïdentificeerd.
“Minder dan drie jaar in een baan om de aarde is de Fermi-missie een geweldig hulpmiddel gebleken om het universum te onderzoeken. Nu leren we dat het mysteries veel, veel dichter bij huis kan ontdekken, 'zegt Ilana Harrus, programmawetenschapper van Fermi op het NASA-hoofdkantoor in Washington.
Het ruimtevaartuig bevond zich voor de meeste waargenomen TGF's direct boven een onweersbui, maar in vier gevallen waren de stormen ver van Fermi verwijderd. Bovendien gaven door bliksem gegenereerde radiosignalen die werden gedetecteerd door een wereldwijd meetnetwerk aan dat de enige bliksem destijds honderden of meer kilometers verwijderd was. Tijdens een TGF, die plaatsvond op 14 december 2009, bevond Fermi zich boven Egypte. Maar de actieve storm was in Zambia, zo'n 2800 mijl naar het zuiden. De verre storm was onder de horizon van Fermi, dus alle gammastralen die het produceerde, konden niet worden gedetecteerd.
"Hoewel Fermi de storm niet kon zien, was het ruimtevaartuig er toch magnetisch mee verbonden", zegt Joseph Dwyer van het Florida Institute of Technology in Melbourne, Florida. "De TGF produceerde snelle elektronen en positronen, die vervolgens omhoog reden Het magnetische veld van de aarde om het ruimtevaartuig te raken. '
De straal ging verder langs Fermi, bereikte een locatie, bekend als een spiegelpunt, waar de beweging werd omgekeerd, en raakte het ruimtevaartuig slechts 23 milliseconden later opnieuw. Elke keer kwamen positronen in de straal in botsing met elektronen in het ruimtevaartuig. De deeltjes vernietigden elkaar en zonden gammastraling uit die werd gedetecteerd door Fermi's GBM.
Wetenschappers vermoeden al lang dat TGF's voortkomen uit de sterke elektrische velden nabij de toppen van onweersbuien. Onder de juiste omstandigheden, zeggen ze, wordt het veld sterk genoeg dat het een opwaartse lawine van elektronen aandrijft. Met een snelheid die bijna net zo snel is als licht, geven de hoogenergetische elektronen gammastraling af wanneer ze worden afgebogen door luchtmoleculen. Normaal gesproken worden deze gammastralen gedetecteerd als een TGF.
Maar de trapsgewijze elektronen produceren zoveel gammastraling dat ze elektronen en positronen uit de atmosfeer blazen. Dit gebeurt wanneer de gammastralenergie verandert in een paar deeltjes: een elektron en een positron. Het zijn deze deeltjes die de baan van Fermi bereiken.
De detectie van positronen laat zien dat veel hoogenergetische deeltjes uit de atmosfeer worden uitgestoten. In feite denken wetenschappers nu dat alle TGF's elektronen / positronenstralen uitzenden. Een paper over de bevindingen is geaccepteerd voor publicatie in Geophysical Research Letters.
"De resultaten van Fermi brengen ons een stap dichter bij het begrijpen van hoe TGF's werken", zegt Steven Cummer van Duke University. "We moeten nog uitzoeken wat er speciaal is aan deze stormen en de precieze rol die bliksem speelt in het proces."
De Fermi Gamma-ray-ruimtetelescoop van NASA is een samenwerking tussen astrofysica en deeltjesfysica. Het wordt beheerd door NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. Het is ontwikkeld in samenwerking met het Amerikaanse ministerie van Energie, met belangrijke bijdragen van academische instellingen en partners in Frankrijk, Duitsland, Italië, Japan, Zweden en de Verenigde Staten.
Het GBM Instrument Operations Center bevindt zich in het National Space Science Technology Center in Huntsville, Ala. Het team bestaat uit een samenwerking van wetenschappers van UAH, NASA's Marshall Space Flight Center in Huntsville, het Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Duitsland en andere instellingen.
Maandag na middernacht (Eastern Standard Time) komt het papier beschikbaar op de AGU-website via deze link voor degenen die bij AGU zijn geregistreerd.
