Güney Hindistan’da kurulu devasa bir teleskobun gökyüzünü tararken doğu yönündeki fırtınaları batıya kıyasla altı kat daha fazla tespit etmesiyle başlayan yaklaşık on yıllık bilimsel gizem çözüme kavuştu. “Journal of Cosmology and Astroparticle Physics” dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma; söz konusu sapmanın gerçek hava hareketlerinden değil, Dünya’nın manyetik alanının kozmik parçacıklar üzerindeki etkisinden kaynaklandığını ortaya koydu. Bu buluş, uzaydan gelen parçacıklar sayesinde fırtına bulutlarının kalbindeki akılalmaz elektrik potansiyelini yer seviyesinden ölçmenin kapısını araladı.
Kozmik ışınlardan fırtına dedektörüne: GRAPES-3
Hindistan’ın Ooty kentinde yer alan ve Tata Temel Araştırmalar Enstitüsü tarafından işletilen GRAPES-3 teleskobu, 560 metrekarelik dev alanıyla her gün yaklaşık dört milyar kozmik parçacığı kaydediyor. Asıl amacı uzayın derinliklerinden gelen kozmik ışınları incelemek olan cihaz, atmosferik elektrik araştırmalarında beklenmedik bir araca dönüştü.
Uzaydan Dünya’ya ulaşan yüksek enerjili kozmik ışınlar atmosfere çarptığında, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden “müon” adı verilen atom altı parçacıklar açığa çıkıyor. Atmosferi rahatlıkla delip geçebilen bu parçacıklar, elektrik yüklü bir fırtına bulutunun içinden geçerken elektriksel alandan doğrudan etkileniyor. Pozitif ve negatif yüklü müonların fırtına içindeki farklı tepkileri, araştırmacıların doğrudan bulutun içine cihaz göndermeden fırtınadaki elektriksel voltajı hesaplamasına olanak tanıyor.
GRAPES-3 ekibi, daha önce bu yöntemi kullanarak tek bir fırtına bulutunda 1,3 milyar voltluk rekor bir gerilim farkı saptamıştı. Bu değer, geleneksel uçak ve balon ölçümleriyle şimdiye kadar tespit edilebilen 130 milyon voltluk tavanın yaklaşık on katı büyüklüğe işaret ediyor.
Doğu-batı sapmasının arkasındaki manyetik sır
Araştırma ekibinin yöntemi güvenilir şekilde standartlaştırması için öncelikle 2011 ile 2020 yılları arasında kayıtlara geçen anomalinin çözülmesi gerekiyordu. İncelemeye alınan 487 fırtınanın yüzde 81,5’i teleskobun doğu görüş alanında toplanırken, batı yönü yalnızca yüzde 13,7’de kalmıştı. Sahadaki meteorolojik yer istasyonları ise doğu ve batı arasında böylesi bir hava olayı farkı bulunmadığını doğruluyordu.
Başyazar Hari Haran Balakrishnan ve ekibi, yapılan bilgisayar simülasyonları neticesinde Dünya’nın manyetik alanının yüklü kozmik ışınları büktüğünü ve bu bükülmenin teleskoba ulaşan müon oranlarını yönlere göre değiştirdiğini kanıtladı.
Parçacık simülasyonu yanılgıyı giderdi
Araştırmacılar, doğudan gelen parçacıklarda pozitif ve negatif müon oranının 1,37 düzeyinde seyrederken batıda bu oranın 1,14’e düştüğünü tespit etti. Pozitif parçacık fazlalığının doğuda daha belirgin olması, fırtına bulutunun yarattığı elektrik etkisinin doğu ufkunda teleskop tarafından çok daha kolay algılanmasını sağlıyordu.
Simülasyona bu manyetik faktör eklendiğinde sahadaki orantısızlığın tamamen bir ölçüm hassasiyeti farkı olduğu, bulutların doğuda daha fazla ya da daha güçlü bulunmadığı kesinleşti. Manyetik etkinin modellenmesiyle birlikte, uzaydan gezegenimize aralıksız yağan milyarlarca kozmik parçacık, fırtınaların ve şimşeklerin iç mekanizmasını çözmek için en hassas ölçüm aracına dönüşmüş oldu.
