Des scientifiques capturent pour la première fois un éclair produisant une explosion de rayons gamma
Pour la première fois, des scientifiques ont capturé en direct la libération par un éclair d'un puissant rayonnement gamma, appelé flash gamma terrestre (TGF).
Dirigée par l'Université d'Osaka au Japon, cette recherche offre un regard inédit sur l'un des phénomènes naturels les plus puissants et fascinants de notre planète. Cette découverte marque également une avancée dans la compréhension de la manière dont les orages produisent des rayonnements habituellement associés aux objets cosmiques extrêmes comme les trous noirs ou les étoiles à neutrons. L'étude a été publiée le 21 mai 2025 dans Science Advances.
Grâce à un système multi-capteurs de pointe à Kanazawa, l'équipe a observé un éclair se divisant en deux branches - l'une descendant d'un nuage orageux, l'autre jaillissant d'une tour de transmission au sol. Le flash gamma est apparu exactement 31 microsecondes avant que les deux branches ne se rejoignent.
"La plupart des TGF étaient détectés par satellites, avec des données limitées", explique le chercheur principal Yuuki Wada. "Nos observations terrestres fournissent des détails bien plus précis".
Découverts dans les années 1990, l'origine exacte des TGF demeurait mystérieuse. En 2024, deux études dans Nature avaient révélé des "lueurs" et "clignotements" gamma lors d'orages tropicaux, suggérant toute une famille de phénomènes radiatifs au sein des nuages.
Contrairement aux recherches aériennes antérieures, le dispositif d'Osaka éclaire les conditions de formation. Le flash gamma est survenu juste avant la collision des deux leaders de foudre, indiquant qu'un champ électrique surpuissant a accéléré des électrons à une vitesse proche de la lumière.
"Nos observations multi-capteurs sont une première mondiale", souligne le co-auteur Harufumi Tsuchiya. "Bien que des mystères persistent, cette technique nous rapproche du mécanisme de ces explosions radiatives fascinantes".
Étudier les TGF permet de percer les secrets d'un phénomène naturel si puissant qu'il fut jadis attribué aux dieux. Cette recherche révèle que la foudre recèle des énergies capables de produire des rayonnements comparables aux explosions cosmiques les plus violentes.
Khoa học lần đầu ghi nhận tia sét phóng ra chùm tia gamma cực mạnh
Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà khoa học đã ghi hình được khoảnh khắc tia sét giải phóng chùm bức xạ gamma cực mạnh, hiện tượng có tên Terrestrial Gamma-ray Flash (TGF).
Nghiên cứu đột phá do Đại học Osaka (Nhật Bản) dẫn đầu đã cung cấp cái nhìn chi tiết về một trong những hiện tượng tự nhiên mạnh mẽ và kỳ thú nhất trên Trái đất. Phát hiện này cũng mở ra hướng mới trong việc giải mã cách những cơn giông bão có thể tạo ra loại bức xạ thường chỉ xuất hiện ở các vật thể vũ trụ cực đoan như hố đen hay sao neutron. Công trình được công bố ngày 21/5/2025 trên tạp chí Science Advances.
Nhờ hệ thống cảm biến đa năng tân tiến tại thành phố Kanazawa, nhóm nghiên cứu quan sát được hiện tượng tia sét phân nhánh - một nhánh đánh xuống từ đám mây giông, nhánh còn lại bắn lên từ tháp truyền tải mặt đất. Đáng chú ý, chùm tia gamma xuất hiện chính xác 31 microgiây trước khi hai nhánh sét gặp nhau.
"Đa số TGF trước đây được phát hiện bởi vệ tinh, nhưng quan sát từ không gian có nhiều hạn chế", trưởng nhóm nghiên cứu Yuuki Wada giải thích. "Nghiên cứu lần này sử dụng phương pháp quan sát mặt đất để thu thập dữ liệu chi tiết hơn".
Dù được phát hiện từ những năm 1990, nguồn gốc chính xác của TGF vẫn là bí ẩn suốt hơn hai thập kỷ. Năm 2024, hai nghiên cứu đăng trên tạp chí Nature tiết lộ các "vệt sáng" và "chớp tia gamma" trong giông bão nhiệt đới, gợi ý về một họ bức xạ đa dạng ẩn trong mây giông, với TGF là những đợt bùng phát ngắn nhưng dữ dội nhất.
Khác với nghiên cứu trước sử dụng máy bay do thám cải tiến, thiết lập của nhóm Osaka tập trung vào điều kiện hình thành TGF. Chùm tia gamma trong nghiên cứu xuất hiện ngay trước va chạm giữa hai nhánh sét, cho thấy điện trường cực mạnh đã gia tốc electron đến gần tốc độ ánh sáng, tạo ra bức xạ năng lượng cao.
"Quan sát mặt đất có chi phí thấp hơn đáng kể so với phương pháp hàng không", Wada nhấn mạnh. Đặc biệt, TGF lần này đồng bộ chính xác với tia sét, khác với các "chớp gamma nhấp nháy" yếu hơn phát hiện trước đó.
"Đây là lần đầu tiên trên thế giới áp dụng hệ thống quan sát đa cảm biến như vậy", đồng tác giả Harufumi Tsuchiya từ Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Nhật Bản cho biết. "Dù vẫn còn bí ẩn, kỹ thuật này đưa chúng ta tiến gần hơn tới cơ chế tạo ra những vụ nổ bức xạ kỳ thú này".
Nghiên cứu TGF không chỉ giúp giải mã hiện tượng tự nhiên quyền lực từng bị quy cho thần thánh, mà còn cho thấy sức mạnh thực sự của sét - đủ để tạo ra loại bức xạ thường thấy trong những vụ nổ mãnh liệt nhất vũ trụ.
