L’enigma dei raggi gamma “terrestri” studiati dalla Stazione Spaziale Internazionale

L’enigma dei raggi gamma “terrestri” studiati dalla Stazione Spaziale Internazionale

di Piero Bianucci         www.pierobianucci.it

Ogni secondo sulla Terra si producono da 50 a 100 scariche elettriche tra nubi temporalesche e tra nubi e suolo. Ognuna di queste scalda l’aria a circa 30 mila °C: le luci che vediamo saettare nel cielo sono quindi essenzialmente dei gas che raffreddandosi ritornano allo stato neutro; il tuono è invece dovuto alla rapida espansione dell’aria surriscaldata.
Noi vediamo di solito le scariche elettriche atmosferiche dal basso, ma sopra un fulmine ordinario, ad altissima quota – cioè a 60-90 chilometri dalla superficie terrestre, ben sopra la stratosfera – si formano i cosiddetti sprites rossi e sprites blu, fenomeni luminosi generati da getti di particelle di antimateria (per esempio positroni) prodotti nelle scariche elettriche. Queste antiparticelle a loro volta si annichilano* con particelle di materia (per esempio elettroni) generando dei raggi gamma indicati come “Terrestrial Gamma-ray Flash” (in sigla, TGF). Di questi fenomeni si sa pochissimo.

* annichilazione: processo fisico nel quale particelle di materia e particelle di antimateria si annientano reciprocamente trasformando interamente la loro massa in energia.

L’esperimento Firestation

Per chiarire i meccanismi fisici e l’entità di questi fenomeni, è stato progettato l’esperimento chiamato Firestation. Questo esperimento entrerà in funzione a bordo della Stazione Spaziale Internazionale (ISS) in orbita attorno alla Terra. Nelle aspettative dei fisici dell’atmosfera fornirà tutti gli elementi necessari per una comprensione definitiva degli aspetti sia qualitativi sia quantitativi dei Terrestrial Gamma-ray Flash. Firestation è un pacchetto di sensori progettati per esplorare i legami tra TGF, fulmini ordinari e sprites. “La Stazione Spaziale utilizzerà Firestation direttamente sopra migliaia di temporali per tutta la durata dell’esperimento, cioè per un anno,” ha spiegato Doug Rowland del Goddard Space Flight Center della Nasa, il che metterà in breve tempo a disposizione degli scienziati un corposo insieme di dati statistici sui Terrestrial Gamma-ray Flash, molto più di quelli fin qui accumulati.
Firestation ha la capacità di osservare i temporali a più lunghezze d’onda contemporaneamente. È possibile registrare onde radio, misurare bagliori ottici (compresa la luce rossa e blu degli sprites) e rilevare raggi gamma dovuti ad annichilazione di materia con antimateria. Ogni segnale elettromagnetico registrato, con la sua precisa lunghezza d’onda, rappresenta la “firma” di un preciso fenomeno fisico. Doug Rowland si aspetta che Firestation possa osservare fino a 50 fulmini al giorno, in media almeno un TGF ogni poche ore, e un grande TGF ogni due giorni.

Un mistero decennale

“Ci sono diversi tipi di fulmini,” spiega Rowland. “Al momento, non sappiamo nemmeno quale di questi produce un lampo di raggi gamma. Firestation ci aiuterà a risolvere un mistero vecchio di decenni. Di solito pensiamo ai raggi gamma come provenienti da eventi violenti nel cosmo, come stelle che collidono o esplodono. È sorprendente trovarli nell’atmosfera del nostro pianeta generati da comunissimi fenomeni meteorologici.”
L’esperimento è stato consegnato alla ISS il 3 agosto 2013 dalla quarta astronave-cargo robotica giapponese HTV battezzata Kounotori-4 ed è stato installato all’esterno della Stazione con il braccio robotico. Tutti i sensori sono stati controllati alla fine di agosto e attualmente è operativo.

fonte: NASA

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