Terrestrial gamma-ray flash
ટેરેસ્ટ્રીયલ ગામા-રે ફ્લેશ (ટી. જી. એફ.), જેને ડાર્ક લાઈટનિંગ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે પૃથ્વીના વાતાવરણમાં ઉત્પન્ન થતા ગામા કિરણોના વિસ્ફોટ છે. ટી. જી. એફ. 0.2 થી 3.5 મિલિસેકંડ સુધી ટકી હોવાનું નોંધવામાં આવ્યું છે, અને તેમાં 20 મિલિયન ઇલેક્ટ્રોનવોલ્ટ સુધીની ઊર્જા છે. એવું અનુમાન કરવામાં આવે છે કે ટી. જી. એફ. વાવાઝોડાની ઉપર અથવા અંદર ઉત્પન્ન થતા તીવ્ર વિદ્યુત ક્ષેત્રોને કારણે થાય છે. વૈજ્ઞાનિકોએ પાર્થિવ ગામા-રે ફ્લેશ દ્વારા ઉત્પન્ન ઊર્જાસભર પોઝિટ્રોન અને ઇલેક્ટ્રોન પણ શોધી કાઢ્યા છે. ડિસ્કવરી ટેરેસ્ટ્રીયલ ગામા-રે ફ્લેશની શોધ સૌપ્રથમ 1994માં નાસા અવકાશયાન કોમ્પટન ગામા રે ઓબ્ઝર્વેટરી પર BATSE અથવા બર્સ્ટ એન્ડ ટ્રાન્ઝિયન્ટ સોર્સ એક્સપેરિમેન્ટ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. 1996માં સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટીના અનુગામી અભ્યાસમાં ટી. જી. એફ. ને ટી. જી. એફ. ની થોડી મિલિસેકન્ડ્સની અંદર થતી વ્યક્તિગત વીજળીની હડતાળ સાથે જોડવામાં આવ્યું હતું. બી. એ. ટી. એસ. ઈ. એ નવ વર્ષ (76) માં માત્ર થોડી સંખ્યામાં ટી. જી. એફ. ઘટનાઓ શોધી કાઢી હતી, કારણ કે તે બાહ્ય અવકાશમાંથી ગામા કિરણોના વિસ્ફોટોના અભ્યાસ માટે બનાવવામાં આવી હતી, જે લાંબા સમય સુધી ચાલે છે. 2000ના દાયકાની શરૂઆતમાં, રામાતી હાઈ એનર્જી સોલર સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ઇમેજર (આર. એચ. ઇ. એસ. એસ. આઇ.) ઉપગ્રહે બી. એ. ટી. એસ. ઇ. દ્વારા નોંધાયેલા કરતાં ઘણી વધારે ઊર્જા ધરાવતા ટી. જી. એફ. નું નિરીક્ષણ કર્યું હતું. આર. એચ. ઇ. એસ. એસ. આઇ. ની માહિતીએ વૈજ્ઞાનિકોને એવો અંદાજ કાઢવા માટે પ્રેરિત કર્યા કે દરરોજ આશરે 50 ટી. જી. એફ. થાય છે, જે અગાઉ વિચાર્યા કરતાં વધુ છે પરંતુ હજુ પણ પૃથ્વી પર કુલ વીજળીના ખૂબ જ નાના અપૂર્ણાંકનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે (સરેરાશ દરરોજ 3-4 મિલિયન વીજળીની ઘટનાઓ). થોડા વર્ષો પછી, નાસા (NASA) ના ફર્મી ગામા-રે સ્પેસ ટેલિસ્કોપનો ઉપયોગ કરતા વૈજ્ઞાનિકો, જે ગામા કિરણો પર નજર રાખવા માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવ્યું હતું, અંદાજ છે કે વિશ્વભરમાં દરરોજ લગભગ 500 ટી. જી. એફ. થાય છે, પરંતુ મોટાભાગના શોધી શકાતા નથી. મિકેનિઝમ મિકેનિઝમની વિગતો અનિશ્ચિત હોવા છતાં, ભૌતિક જરૂરિયાતો વિશે સર્વસંમતિ રચાય છે. એવું માનવામાં આવે છે કે ટી. જી. એફ. ફોટોન પ્રકાશની ગતિની ખૂબ નજીકની ઝડપે મુસાફરી કરતા ઇલેક્ટ્રોન દ્વારા ઉત્સર્જિત થાય છે જે હવામાં અણુઓના કેન્દ્ર સાથે અથડાય છે અને તેમની ઊર્જાને ગામા કિરણો (બ્રેમ્સસ્ટ્રાલંગ) ના સ્વરૂપમાં મુક્ત કરે છે. ઊર્જાસભર ઇલેક્ટ્રોનની મોટી વસ્તી વિદ્યુત ક્ષેત્રો દ્વારા સંચાલિત હિમપ્રપાત વૃદ્ધિ દ્વારા રચાય છે, જેને સાપેક્ષ ભાગેડુ ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત (આર. આર. ઈ. એ.) કહેવાય છે. વિદ્યુત ક્ષેત્ર સંભવતઃ વીજળી દ્વારા પૂરું પાડવામાં આવે છે, કારણ કે મોટાભાગના ટી. જી. એફ. વીજળી પડવાની ઘટનાના થોડા મિલિસેકન્ડ્સની અંદર હોવાનું દર્શાવવામાં આવ્યું છે (ઇનાન એટ અલ. 1996). આ મૂળભૂત ચિત્ર ઉપરાંત વિગતો અનિશ્ચિત છે. તાજેતરના સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે ઇલેક્ટ્રોન-ઇલેક્ટ્રોન (બ્રેમ્સસ્ટ્રાલંગ) પહેલા ઉચ્ચ-ઊર્જા ઇલેક્ટ્રોનના સંવર્ધન તરફ દોરી જાય છે અને ત્યારબાદ ઉચ્ચ-ઊર્જા ફોટોનની સંખ્યા વધારે છે. કેટલાક પ્રમાણભૂત સૈદ્ધાંતિક માળખાઓ સ્પ્રાઇટ્સ, બ્લુ જેટ અને એલ્વ્સ જેવા અન્ય વીજળી-સંબંધિત વિસર્જિતમાંથી ઉધાર લેવામાં આવ્યા છે, જે પ્રથમ ટી. જી. એફ. અવલોકનોની તરત પહેલાના વર્ષોમાં શોધાયા હતા. દાખલા તરીકે, તે ક્ષેત્ર થન્ડરક્લાઉડ ("ડીસી" ક્ષેત્ર) માં ચાર્જના વિભાજનને કારણે હોઈ શકે છે જે ઘણીવાર સ્પ્રિટ્સ સાથે સંકળાયેલ હોય છે, અથવા વીજળીના સ્રાવ દ્વારા ઉત્પાદિત ઇલેક્ટ્રોમેગ્નેટિક પલ્સ (ઇ. એમ. પી.) ને કારણે હોઈ શકે છે, જે ઘણીવાર ઝનુન સાથે સંકળાયેલ હોય છે. કેટલાક પુરાવા એવા પણ છે કે અમુક ટી. જી. એફ. વીજળી પડવાની ગેરહાજરીમાં થાય છે, જોકે સામાન્ય વીજળીની પ્રવૃત્તિની નજીકમાં, જેણે વાદળી વિમાનો સાથે સરખામણી કરી છે. ડી. સી. ફિલ્ડ મોડેલને ઊંચી ઊંચાઇએ પૂરતા ક્ષેત્રો બનાવવા માટે ખૂબ મોટા થન્ડરક્લાઉડ ચાર્જની જરૂર પડે છે. 50-90 કિમી, જ્યાં સ્પ્રિટ્સ રચાય છે). સ્પ્રિટ્સના કેસથી વિપરીત, આ મોટા ચાર્જ ટી. જી. એફ. ઉત્પન્ન કરતી વીજળી સાથે સંકળાયેલા હોય તેવું લાગતું નથી. આમ ડી. સી. ફિલ્ડ મોડેલ માટે વીજળીના વાદળ (10-20 કિ. મી.) ની ટોચ પર ટી. જી. એફ. ની નીચે આવવું જરૂરી છે, જ્યાં સ્થાનિક ક્ષેત્ર વધુ મજબૂત હોઈ શકે છે. આ પૂર્વધારણાને બે સ્વતંત્ર અવલોકનો દ્વારા સમર્થન મળે છે. પ્રથમ, આર. એચ. ઇ. એસ. એસ. આઇ. દ્વારા જોવામાં આવેલ ગામા-કિરણોની શ્રેણી <આઇ. ડી. 1> કિ. મી. પર સાપેક્ષ ભાગેડુની આગાહી સાથે ખૂબ જ સારી રીતે મેળ ખાય છે. બીજું, વીજળીની સરખામણીમાં ટી. જી. એફ. પૃથ્વીના વિષુવવૃત્તની આસપાસ મજબૂત રીતે કેન્દ્રિત છે. (સામાન્ય રીતે વીજળીની સરખામણીમાં તેઓ પાણી પર પણ કેન્દ્રિત હોઈ શકે છે.) થન્ડરક્લાઉડની ટોચ વિષુવવૃત્તની નજીક ઊંચી હોય છે, અને આમ ત્યાં ઉત્પન્ન થતા ટી. જી. એફ. માંથી ગામા-રે વાતાવરણમાંથી છટકી જવાની વધુ સારી તક ધરાવે છે. પછી સૂચિતાર્થ એ હશે કે ઘણા નીચલા-ઊંચાઇના ટી. જી. એફ. અવકાશમાંથી જોવા મળતા નથી, ખાસ કરીને ઉચ્ચ અક્ષાંશો પર. વૈકલ્પિક પૂર્વધારણા, ઇ. એમ. પી. મોડેલ, થન્ડરક્લાઉડ ચાર્જ પરની જરૂરિયાતને હળવી કરે છે પરંતુ તેના બદલે ખૂબ જ ઊંચી ઝડપે આગળ વધતા મોટા કરંટ પલ્સની જરૂર પડે છે. જરૂરી વર્તમાન પલ્સ ઝડપ ખૂબ જ પ્રતિબંધિત છે, અને આ મોડેલ માટે હજુ સુધી કોઈ સીધો નિરીક્ષણ આધાર નથી. અન્ય એક કાલ્પનિક પદ્ધતિ એ છે કે વીજળીના પ્રવાહની નજીકના મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્રોમાં અથવા વાદળોના મોટા જથ્થા પર અસ્તિત્વ ધરાવતા સ્થિર ક્ષેત્રોમાં વીજળીના વાદળની અંદર જ ટી. જી. એફ. ઉત્પન્ન થાય છે. આ પદ્ધતિઓ પ્રક્રિયા શરૂ કરવા માટે વીજળીની ચેનલની આત્યંતિક પ્રવૃત્તિ પર આધાર રાખે છે (કાર્લસન એટ અલ. 2010) અથવા નાના પાયે રેન્ડમ ઇવેન્ટ્સને પણ ઉત્પાદનને ટ્રિગર કરવાની મંજૂરી આપવા માટે મજબૂત પ્રતિસાદ પર. એટમોસ્ફિયર-સ્પેસ ઇન્ટરેક્શન્સ મોનિટર (એએસઆઈએમ), જે વીજળીના ઓપ્ટિકલ સંકેતો અને પાર્થિવ ગામા-રે ફ્લેશના સંકેતોને એક સાથે માપવા માટે સમર્પિત છે, તે દર્શાવે છે કે ટીજીએફ સામાન્ય રીતે ઓપ્ટિકલ ફ્લેશ સાથે સંકળાયેલા હોય છે, જે ભારપૂર્વક સૂચવે છે કે ટીજીએફના અગ્રદૂત તરીકે સંબંધિત ઇલેક્ટ્રોન વીજળીની ચેનલોની નિકટતામાં મજબૂત વિદ્યુત ક્ષેત્રોમાં ઉત્પન્ન થાય છે. સંયુક્ત ઘટનાઓ એવું સૂચન કરવામાં આવ્યું છે કે ટી. જી. એફ. એ અત્યંત સાપેક્ષવાદી ઇલેક્ટ્રોન અને પોઝિટ્રોનના કિરણો પણ છોડવા જોઈએ જે વાતાવરણમાંથી છટકી જાય છે, પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્ર સાથે પ્રસરે છે અને વિરુદ્ધ ગોળાર્ધમાં અવક્ષેપ કરે છે. આર. એચ. ઇ. એસ. એસ. આઇ., બી. એ. ટી. એસ. ઇ. અને ફર્મિ-જી. બી. એમ. પર ટી. જી. એફ. ના કેટલાક કિસ્સાઓમાં અસામાન્ય પેટર્ન દર્શાવવામાં આવી છે જેને આવા ઇલેક્ટ્રોન/પોઝિટ્રોન બીમ દ્વારા સમજાવી શકાય છે, પરંતુ આવી ઘટનાઓ ખૂબ જ અસામાન્ય છે. ગણતરીઓએ દર્શાવ્યું છે કે ટી. જી. એફ. માત્ર પોઝિટ્રોન જ નહીં, પણ ન્યુટ્રોન અને પ્રોટોનને પણ મુક્ત કરી શકે છે. ન્યુટ્રોનને પહેલેથી જ વિદ્યુત વિસર્જિતમાં માપવામાં આવ્યા છે, જ્યારે સ્રાવ સંબંધિત પ્રોટોન (2016) ની કોઈ પ્રાયોગિક પુષ્ટિ નથી. તાજેતરના સંશોધનોએ દર્શાવ્યું છે કે આ ન્યુટ્રોનનો પ્રવાહ 10−9 અને 10−13 પ્રતિ એમ. એસ. ની વચ્ચે અને પ્રતિ એમ. 2 શોધ ઊંચાઈના આધારે છે. આમાંના મોટાભાગના ન્યુટ્રોનની ઊર્જા, 20 એમઇવીની પ્રારંભિક ઊર્જા સાથે પણ, 1 એમએસની અંદર કેવી શ્રેણી સુધી ઘટી જાય છે. અન્ય સંશોધન ટેરેસ્ટ્રીયલ ગામા-રે ફ્લેશ વીજળીના વર્તમાન સિદ્ધાંતો માટે પડકાર ઊભો કરે છે, ખાસ કરીને વીજળીમાં ઉત્પન્ન થતા એન્ટિમેટરના સ્પષ્ટ સંકેતોની શોધ સાથે. છેલ્લા 15 વર્ષોમાં એવું જાણવા મળ્યું છે કે વીજળીની પ્રક્રિયાઓમાં ગામા કિરણો ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ કેટલીક પદ્ધતિઓ છે, જે વાતાવરણમાંથી છટકી જાય છે અને પરિભ્રમણ કરતા અવકાશયાન દ્વારા અવલોકન કરવામાં આવે છે. નાસાના ગેરાલ્ડ ફિશમેન દ્વારા 1994 માં સાયન્સના એક લેખમાં પ્રકાશમાં લાવવામાં આવેલા, આ કહેવાતા પાર્થિવ ગામા-રે ફ્લેશ (ટી. જી. એફ.) નું અકસ્માત દ્વારા નિરીક્ષણ કરવામાં આવ્યું હતું, જ્યારે તેઓ કોમ્પટન ગામા રે ઓબ્ઝર્વેટરી (સી. જી. આર. ઓ.) દ્વારા અવલોકન કરાયેલા બહારની દુનિયાના ગામા કિરણોના વિસ્ફોટોના ઉદાહરણોનું દસ્તાવેજીકરણ કરી રહ્યા હતા. ટી. જી. એફ. નો સમયગાળો ઘણો ટૂંકો હોય છે, જો કે, તે માત્ર 1 એમએસ સુધી ચાલે છે. સ્ટેનફોર્ડ યુનિવર્સિટીના પ્રોફેસર ઉમરાન ઇનાને ટી. જી. એફ. ને ટી. જી. એફ. ઘટનાના 1.5 એમએસની અંદર થતા વ્યક્તિગત વીજળીના સ્ટ્રોક સાથે જોડ્યું હતું, જે પ્રથમ વખત સાબિત કરે છે કે ટી. જી. એફ. વાતાવરણીય મૂળનું હતું અને વીજળીના હુમલા સાથે સંકળાયેલું હતું. સી. જી. આર. ઓ. એ 10 વર્ષમાં માત્ર 77 ઘટનાઓ રેકોર્ડ કરી છે; જો કે, તાજેતરમાં યુ. સી. સાન્ટા ક્રુઝના ડેવિડ સ્મિથ દ્વારા અહેવાલ મુજબ, રુવેન રામાતી હાઈ એનર્જી સોલર સ્પેક્ટ્રોસ્કોપિક ઇમેજર (આર. એચ. ઇ. એસ. એસ. આઇ.) અવકાશયાન ખૂબ ઊંચા દરે ટી. જી. એફ. નું નિરીક્ષણ કરી રહ્યું છે, જે સૂચવે છે કે આ વૈશ્વિક સ્તરે દરરોજ લગભગ 50 વખત થાય છે (હજુ પણ ગ્રહ પર કુલ વીજળીનો ખૂબ જ નાનો ભાગ છે). ઊર્જાનું સ્તર 20 એમ. ઇ. વી. થી વધુ નોંધાયું છે. ડ્યુક યુનિવર્સિટીના વૈજ્ઞાનિકો આર. એચ. ઇ. એસ. એસ. આઇ. દ્વારા કરવામાં આવેલા ટી. જી. એફ. ના નવા અવલોકનોના પ્રકાશમાં, વીજળીની અમુક ઘટનાઓ અને પૃથ્વીના પોતાના વાતાવરણમાંથી નીકળતા રહસ્યમય ગામા કિરણોના ઉત્સર્જન વચ્ચેના સંબંધનો પણ અભ્યાસ કરી રહ્યા છે. તેમનો અભ્યાસ સૂચવે છે કે આ ગામા કિરણોત્સર્ગના ફુવારાઓ વીજળીના વાદળોમાં આશ્ચર્યજનક રીતે ઓછી ઊંચાઇએ પ્રારંભિક બિંદુઓથી ઉપર તરફ જાય છે. ડ્યુક યુનિવર્સિટીના પ્રેટ સ્કૂલ ઓફ એન્જિનિયરિંગના સ્ટીવન કમરે કહ્યું, "આ સૂર્યમાંથી આવતા ઊર્જા ગામા કિરણો કરતાં વધુ ઊર્જા ધરાવતા ગામા કિરણો છે. અને તેમ છતાં અહીં તેઓ ધરતી પરના વાવાઝોડામાંથી આવી રહ્યા છે જે આપણે અહીં હંમેશાં જોઈએ છીએ. આની પ્રારંભિક પૂર્વધારણાઓ વીજળી ઉચ્ચ વિદ્યુત ક્ષેત્રો ઉત્પન્ન કરે છે અને વાદળની ઉપરની ઊંચાઇએ સાપેક્ષતાવાદી ભાગેડુ ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાત તરફ ધ્યાન દોરે છે જ્યાં પાતળું વાતાવરણ ગામા કિરણોને સરળતાથી અવકાશમાં છટકી જવા દે છે, જે રીતે સ્પ્રિટ્સ ઉત્પન્ન થાય છે. જો કે, અનુગામી પુરાવાઓએ તેના બદલે સૂચવ્યું છે કે ટી. જી. એફ. ઊંચા વીજળીના વાદળોની અંદર અથવા તેની ઉપર સંબંધિત ઇલેક્ટ્રોન હિમપ્રપાતને ચલાવીને ઉત્પન્ન થઈ શકે છે. બહાર નીકળતા ગામા કિરણોના વાતાવરણીય શોષણ દ્વારા અવરોધિત હોવા છતાં, આ સિદ્ધાંતોને અપવાદરૂપે તીવ્ર વીજળીની જરૂર નથી કે જેના પર ટી. જી. એફ. પેઢીના ઊંચાઇ સિદ્ધાંતો આધાર રાખે છે. ટી. જી. એફ. ની ભૂમિકા અને વીજળી સાથેનો તેમનો સંબંધ ચાલુ વૈજ્ઞાનિક અભ્યાસનો વિષય છે. 2009 માં, પૃથ્વીની ભ્રમણકક્ષામાં ફર્મી ગામા-રે સ્પેસ ટેલિસ્કોપએ તોફાનની રચનામાંથી બહાર આવતા પોઝિટ્રોન વિનાશને અનુરૂપ ગામા કિરણોના તીવ્ર વિસ્ફોટનું નિરીક્ષણ કર્યું હતું. વૈજ્ઞાનિકોને કોઈ પણ તીવ્ર ગામા કિરણોના વિસ્ફોટ સાથે કેટલાક પોઝિટ્રોન જોઈને આશ્ચર્ય થયું ન હોત, પરંતુ ફર્મી દ્વારા શોધાયેલ વીજળીની ફ્લેશ લગભગ 100 ટ્રિલિયન પોઝિટ્રોન ઉત્પન્ન કરતી હોવાનું જણાય છે. જાન્યુઆરી 2011 માં સમાચાર માધ્યમો દ્વારા આ અહેવાલ આપવામાં આવ્યો હતો, અને અગાઉ ક્યારેય તેનું અવલોકન કરવામાં આવ્યું ન હતું. ટી. જી. એફ. નો અભ્યાસ કરવા માટે સમર્પિત પ્રયોગ એટમોસ્ફિયર-સ્પેસ ઇન્ટરેક્શન મોનિટર (એ. એસ. આઈ. એમ.) ને 2 એપ્રિલ 2018ના રોજ આંતરરાષ્ટ્રીય અવકાશ મથક પર પ્રક્ષેપિત કરવામાં આવ્યું હતું અને 13 એપ્રિલ 2018ના રોજ કોલંબસ બાહ્ય પેલોડ સુવિધા પર સ્થાપિત કરવામાં આવ્યું હતું. લોકપ્રિય સંસ્કૃતિમાં ડાર્ક લાઈટનિંગને મેનિફેસ્ટ ટીવી શ્રેણીમાં ફ્લાઇટ 828ના ભવિષ્યમાં પાંચ વર્ષની મુસાફરીના કારણ તરીકે દર્શાવવામાં આવી હતી. આ પણ જુઓ ગામા-રે વિસ્ફોટો લાલ સ્પ્રાઇટ વાદળી જેટ વીજળી સંદર્ભો વધુ વાંચન ગામા કિરણો પૃથ્વીનું વાતાવરણ વિડિયો ક્લિપ્સ ધરાવતા લેખો