På jakt etter gammaglimta

Denne detektoren skal skytast opp i bane rundt jorda. Der skal han utføre ei heilt spesiell oppgåve.

Publisert
Detektoren, som blir bygd i Bergen, skal sitje på den internasjonale romstasjonen og sjå etter gammaglimt, stråling frå lyn høgt oppe i atmosfæren. (Foto: Eivind Senneset/UiB)
Detektoren, som blir bygd i Bergen, skal sitje på den internasjonale romstasjonen og sjå etter gammaglimt, stråling frå lyn høgt oppe i atmosfæren. (Foto: Eivind Senneset/UiB)

Atmospheric Space Interaction Monitor (ASIM)

ASIM er ein boks med elektronikk som skal reise med den internasjonale romstasjonen og fange opp teikn til elektromagnetiske utladingar frå torevêrssystem i atmosfæren.

ASIM inneheld optiske kamera som fotograferer synleg lys, og detektorar som fangar opp røntgen- og gammastråling.

Røntgen- og gammadetektorane blir utvikla og bygde av tilsette og studentar ved Institutt for fysikk og teknologi.

Arbeidet starta i 2004, og detektoren skal utplasserast på romstasjonen i 2015.

Studentar og tilsette i romfysikkgruppa ved Universitetet i Bergen (UiB) har jobba sidan 2004 med å lage detektoren.

Ein skulle tru at noko som skulle heilt ut i rommet ville sjå litt ja, romaktig ut, men det grøne kretskortet liknar ein heilt vanleg dings til som kan passe inn i ei vanleg datamaskin, av typen som passer på at familiebileta ligg trygt på harddisken.

Men den grøne plata med kretskomponentar som står på benken i fjerde etasje på Institutt for fysikk og teknologi er derimot ein state-of-the-art, unik-i-sitt-slag-detektor.

Den skal skytast opp i verdsrommet for å ta plass på den internasjonale romstasjonen og speide etter gammaglimt.

Romturen

På laptopen sin har professor Nikolai Østgaard ein snedig animasjon.

Den viser korleis detektoren, når han ein gong er ferdig bygd, skal skytast opp i rommet i ein liten koffert og fortøye ved den internasjonale romstasjonen.

Når han har parkert der oppe, skal ein robotarm hente detektoren ut av kofferten og plassere han på ei skinne som sender han vidare til ein annan robotarm, som løfter han ut av skinna og festar han på ein bestemt plass på utsida av romstasjonen.

Der skal han sitte og sjå etter gamma­glimt. Og sende melding til Østgaard og kollegaene hans når han finn dei.

Uvitande om det nære rom

Det er nesten pinleg kor lite vi eigentleg veit om det nære verdsrommet vårt - det som skjer i og utanfor jorda sitt magnetfelt.

Nettopp fordi vi veit så lite, gjer forskarane og studentane i romfysikkgruppa rutinemessig store, nye oppdagingar som snur om på biletet vårt av kva som går føre seg ikring oss.

Ein god del av forskinga ser på det som skjer mellom jorda og sola, når sola sender sine straumar av ladde partiklar inn mot jorda sitt magnetfelt. Sjølv om magnetfeltet skjermar jorda mot mesteparten av partiklane frå sola, er det alltid noko som trenger igjennom, og nordlyset er eit svært synleg resultat av dette.

Ein kan lære mykje om den såkalla partikkelnedbøren ved å studere nordlyset.

Andre studerer endringar i magnetfeltet rundt jorda, og dei elektriske straumane som oppstår høgt oppe i atmosfæren når magnetfeltet og partikkelnedbøren forandrar seg.

Gammaglimt, derimot, oppstår nærare jorda. Men dei er lettast å studere med satellitt.

– Gammaglimt er dei mest energirike fotona, enno meir energirike enn røntgenstråling, og dei oppstår i samband med lyn, seier Østgaard.

Nyoppdaga gammaglimt

For å produsere eit gammaglimt, må ein først aksellerere elektron til dei nesten når lysfarten, noko som krev eit elektrisk felt på millionar av volt.

Slike elektriske felt oppstår i torevêr, men dessverre er det vanskeleg å vite akkurat kvar dei vil oppstå så ein kan plassere seg der med måleutstyr og sjå kva som skjer.

Difor er det mykje vi ikkje veit om lyn og torevêr, og det er ikkje meir enn tjue år sidan gammaglimta vart oppdaga.

Ingeniørane Yngve Skogseide og Linga Reddy Cenkermaddi arbeider med ein komponent i detektoren. (Foto: Eivind Senneset/UiB)
Ingeniørane Yngve Skogseide og Linga Reddy Cenkermaddi arbeider med ein komponent i detektoren. (Foto: Eivind Senneset/UiB)

– Gammaglimta vart oppdaga tilfeldig av ein satellitt som eigentleg skulle speide etter gammastråling frå fjerne galaksar, men som altså oppdaga aktivitet på jorda også, fortel Østgaard.

Satellitten såg mellom 70 og 80 gammaglimt over ein periode på ni år, over landjorda i område med mange lyn. Forskarane trudde altså det var eit nokså sjeldant fenomen.

Men så skaut NASA opp ein annen satellitt, som skulle sjå på aktivitet på sola. Denne satellitten fanga opp ti gonger fleire gammaglimt på jorda enn den første hadde gjort.

Første gammaglimt-detektor

– Og då datasetta vart frigjevne til forsking, sette ein av doktorgradsstudentane våre seg ned for å lage algoritmar som var betre eigna til å finne desse gammaglimta oppi alle datamengdene, og han fann enno fleire.

– Først no er vi på veg mot å finne ut kor ofte slike gammaglimt eigentleg oppstår, seier Østgaard.

Men den detektoren som er under bygging inne på laboratoriet, er den første som er laga spesielt for å leite etter gammaglimt. Truleg vil han finne enno mange fleire enn før.

Kanskje vil det vise seg at gammaglimt oppstår kvar gong det skjer ei lynutlading i atmosfæren? I gjennomsnitt lyner det ein stad på jorda 45 gonger kvart sekund.

For å lære meir om lyn og gammaglimt, samarbeider romfysikkgruppa med forskarar i Nederland om å produsere lyn innandørs. I eit laboratorium står to metallnåler med om lag ein meter mellom seg. Så blir det sett kraftig elektrisk spenning på.

Når lufta bryt saman

Professor Nikolai Østgaard har forska lenge på nordlys og gammaglimt. Romfysikkgruppa han leier gjer stadig store oppdagingar i det nære verdsrommet. (Foto: Eivind Senneset/UiB)
Professor Nikolai Østgaard har forska lenge på nordlys og gammaglimt. Romfysikkgruppa han leier gjer stadig store oppdagingar i det nære verdsrommet. (Foto: Eivind Senneset/UiB)

– Gamma- og røntgenstråling blir produsert når elektron som er akselererte til nær lysfarten, kolliderer med nøytral luft.

– Luft leier eigentleg ikkje straum, men når spenninga blir kraftig nok, bryt lufta saman, og lynet er den kortslutninga som oppstår.

– Vi mistenkjer at gammaglimta kjem rett før lynet, medan det blir bygd opp ein slags tunnel av elektrisk leiing frå den eine nåla til den andre. Vi har sett opp røntgenkamera i laboratoriet for å måle kva som skjer før og etter lynutladinga.

Gammaglimtforskinga er rein grunnforsking. Vi veit ikkje i kva retning denne kunnskapen ein dag kan føre oss.

– Men atmosfæren vi går rundt i, blir heile tida påverka av alle lyna på jorda, og kanskje vil det ein gong vise seg at gammaglimta spelar ei viktig rolle oppi alt dette, seier Østgaard.