Da un comunicato stampa della NASA:
Gli scienziati che utilizzano il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA hanno rilevato fasci di antimateria prodotti al di sopra dei temporali sulla Terra, un fenomeno mai visto prima.
Gli scienziati ritengono che le particelle di antimateria si siano formate in un lampo di raggi gamma terrestri (TGF), una breve esplosione prodotta all'interno di temporali e mostrata associata a un fulmine. Si stima che circa 500 TGF si verificano quotidianamente in tutto il mondo, ma la maggior parte non viene rilevata.
"Questi segnali sono la prima prova diretta che i temporali generano fasci di particelle di antimateria", ha affermato Michael Briggs, un membro del team Germi-ray Burst Monitor (GBM) dell'Università di Alabama a Huntsville (UAH). Ha presentato i risultati lunedì, durante un briefing informativo durante la riunione della American Astronomical Society a Seattle.
Fermi è progettato per monitorare i raggi gamma, la forma più alta energia di luce. Quando l'antimateria che colpisce Fermi si scontra con una particella di materia normale, entrambe le particelle vengono immediatamente annientate e trasformate in raggi gamma. Il GBM ha rilevato raggi gamma con energie di 511.000 volt di elettroni, un segnale che indica che un elettrone ha incontrato la sua controparte di antimateria, un positrone.
Sebbene il GBM di Fermi sia progettato per osservare eventi ad alta energia nell'universo, fornisce anche preziose informazioni su questo strano fenomeno. Il GBM controlla costantemente l'intero cielo celeste in alto e la Terra in basso. Il team GBM ha identificato 130 TGF dal lancio di Fermi nel 2008.
“In orbita da meno di tre anni, la missione di Fermi ha dimostrato di essere uno strumento straordinario per sondare l'universo. Ora apprendiamo che può scoprire misteri molto, molto più vicini a casa ”, ha affermato Ilana Harrus, scienziata del programma Fermi presso la sede della NASA a Washington.
La navicella spaziale si trovava immediatamente sopra un temporale per la maggior parte dei TGF osservati, ma in quattro casi le tempeste erano lontane da Fermi. Inoltre, i segnali radio generati da fulmini rilevati da una rete di monitoraggio globale indicavano che l'unico fulmine all'epoca era a centinaia o più miglia di distanza. Durante un TGF, avvenuto il 14 dicembre 2009, Fermi si trovava in Egitto. Ma la tempesta attiva è stata nello Zambia, circa 2.800 miglia a sud. La lontana tempesta era sotto l'orizzonte di Fermi, quindi non poteva essere rilevato alcun raggio gamma prodotto.
"Anche se Fermi non ha potuto vedere la tempesta, l'astronave era comunque magneticamente collegata ad essa", ha detto Joseph Dwyer al Florida Institute of Technology di Melbourne, in Florida. "Il TGF ha prodotto elettroni e positroni ad alta velocità, che poi sono saliti su Il campo magnetico terrestre per colpire l'astronave. "
Il raggio continuò oltre Fermi, raggiunse un punto, noto come punto a specchio, in cui il suo movimento fu invertito, quindi colpì una seconda volta il veicolo spaziale solo 23 millisecondi dopo. Ogni volta, i positroni nel raggio si scontrano con gli elettroni nel veicolo spaziale. Le particelle si annichilarono a vicenda, emettendo raggi gamma rilevati dal GBM di Fermi.
Gli scienziati sospettano da tempo che i TGF derivino dai forti campi elettrici vicino alle cime dei temporali. Nelle giuste condizioni, dicono, il campo diventa abbastanza forte da guidare una valanga di elettroni verso l'alto. Raggiungendo velocità quasi altrettanto veloci della luce, gli elettroni ad alta energia emettono raggi gamma quando vengono deviati dalle molecole dell'aria. Normalmente, questi raggi gamma vengono rilevati come TGF.
Ma gli elettroni a cascata producono così tanti raggi gamma che fanno esplodere elettroni e positroni dall'atmosfera. Questo accade quando l'energia dei raggi gamma si trasforma in una coppia di particelle: un elettrone e un positrone. Sono queste particelle che raggiungono l'orbita di Fermi.
La rilevazione dei positroni mostra che molte particelle ad alta energia vengono espulse dall'atmosfera. In effetti, gli scienziati ora pensano che tutti i TGF emettano fasci di elettroni / positroni. Un documento sui risultati è stato accettato per la pubblicazione in Geophysical Research Letters.
"I risultati di Fermi ci avvicinano ulteriormente alla comprensione di come funzionano i TGF", ha dichiarato Steven Cummer alla Duke University. "Dobbiamo ancora capire cosa c'è di speciale in queste tempeste e il ruolo preciso dei fulmini nel processo."
Il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA è una partnership di astrofisica e fisica delle particelle. È gestito dal Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Md. È stato sviluppato in collaborazione con il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti, con importanti contributi di istituzioni accademiche e partner in Francia, Germania, Italia, Giappone, Svezia e Stati Uniti.
Il GBM Instrument Operations Center si trova presso il National Space Science Technology Center di Huntsville, in Alabama. Il team comprende una collaborazione di scienziati della UAH, il Marshall Space Flight Center della NASA a Huntsville, il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics in Germania e altre istituzioni.
Dopo la mezzanotte di lunedì (Eastern Standard Time), il documento sarà disponibile sul sito Web AGU a questo link per gli utenti registrati presso AGU.
