Terrestrial gamma-ray flash
ٹیرسٹریل گاما رے فلیش (ٹی جی ایف)، جسے ڈارک لائٹننگ بھی کہا جاتا ہے، زمین کے ماحول میں پیدا ہونے والی گاما شعاعوں کا پھٹنا ہے۔ ٹی جی ایف کو 0.2 سے 3.5 ملی سیکنڈ تک ریکارڈ کیا گیا ہے، اور ان کی توانائیاں 20 ملین الیکٹران وولٹ تک ہوتی ہیں۔ یہ قیاس کیا جاتا ہے کہ ٹی جی ایف گرج چمک کے اوپر یا اندر پیدا ہونے والے شدید برقی میدانوں کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ سائنس دانوں نے زمینی گاما رے چمک سے پیدا ہونے والے توانائی بخش پوزیٹرانوں اور الیکٹرانوں کا بھی پتہ لگایا ہے۔ ڈسکوری ٹیریسٹریل گاما رے چمک کو پہلی بار 1994 میں بی اے ٹی ایس ای، یا برسٹ اینڈ ٹرانزینٹ سورس ایکسپیرمنٹ کے ذریعے ناسا کے خلائی جہاز کامپٹن گاما رے آبزرویٹری پر دریافت کیا گیا تھا۔ 1996 میں اسٹینفورڈ یونیورسٹی کے ایک بعد کے مطالعے نے ٹی جی ایف کو ٹی جی ایف کے چند ملی سیکنڈ کے اندر ہونے والے انفرادی آسمانی بجلی کے حملے سے جوڑا۔ بی اے ٹی ایس ای نے نو سالوں (76) میں صرف ایک چھوٹی سی تعداد میں ٹی جی ایف واقعات کا پتہ لگایا، کیونکہ یہ بیرونی خلا سے گاما شعاعوں کے پھٹنے کا مطالعہ کرنے کے لیے بنایا گیا تھا، جو بہت زیادہ دیر تک چلتے ہیں۔ 2000 کی دہائی کے اوائل میں، راماتی ہائی انرجی سولر سپیکٹروسکوپک امیجر (آر ایچ ای ایس ایس آئی) سیٹلائٹ نے بی اے ٹی ایس ای کے ریکارڈ کردہ توانائی کے مقابلے میں بہت زیادہ توانائی والے ٹی جی ایف کا مشاہدہ کیا۔ آر ایچ ای ایس ایس آئی کے اعداد و شمار نے سائنس دانوں کو یہ اندازہ لگانے پر مجبور کیا کہ ہر روز تقریبا 50 ٹی جی ایف ہوتے ہیں، جو پہلے کے خیال سے زیادہ ہیں لیکن پھر بھی زمین پر بجلی کی کل مقدار کا صرف ایک بہت چھوٹا حصہ (اوسطا روزانہ 3 سے 4 ملین آسمانی بجلی کے واقعات) کی نمائندگی کرتے ہیں۔ چند سال بعد، سائنس دانوں نے ناسا کی فرمی گاما رے خلائی دوربین کا استعمال کرتے ہوئے، جسے گاما شعاعوں کی نگرانی کے لیے ڈیزائن کیا گیا تھا، اندازہ لگایا کہ دنیا بھر میں روزانہ تقریبا 500 ٹی جی ایف ہوتے ہیں، لیکن زیادہ تر کا پتہ نہیں چلتا ہے۔ میکانزم اگرچہ میکانزم کی تفصیلات غیر یقینی ہیں، لیکن جسمانی ضروریات کے بارے میں اتفاق رائے پیدا ہوتا ہے۔ یہ خیال کیا جاتا ہے کہ ٹی جی ایف فوٹون روشنی کی رفتار کے بہت قریب رفتار سے سفر کرنے والے الیکٹرانوں کے ذریعے خارج ہوتے ہیں جو ہوا میں ایٹموں کے مرکزے سے ٹکرا جاتے ہیں اور اپنی توانائی کو گاما شعاعوں (بریمسٹراولنگ) کی شکل میں جاری کرتے ہیں۔ توانائی سے بھرپور الیکٹرانوں کی بڑی آبادی برقی میدانوں کے ذریعے چلنے والے برفانی تودے کی نشوونما سے بن سکتی ہے، یہ ایک رجحان ہے جسے رشتہ دار بھاگنے والے الیکٹران برفانی تودے (آر آر ای اے) کہا جاتا ہے۔ برقی میدان ممکنہ طور پر بجلی کے ذریعے فراہم کیا جاتا ہے، کیونکہ زیادہ تر ٹی جی ایف کو آسمانی بجلی کے واقعے کے چند ملی سیکنڈ کے اندر ظاہر کیا گیا ہے (Inan et al. 1996)۔ اس بنیادی تصویر کے علاوہ تفصیلات غیر یقینی ہیں۔ حالیہ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ الیکٹران الیکٹران (بریمسٹراولنگ) پہلے اعلی توانائی والے الیکٹرانوں کی افزودگی کا باعث بنتا ہے اور اس کے بعد اعلی توانائی والے فوٹونوں کی تعداد کو بڑھاتا ہے۔ کچھ معیاری نظریاتی ڈھانچے کو بجلی سے وابستہ دیگر اخراج جیسے اسپرائٹس، بلیو جیٹس، اور الوز سے لیا گیا ہے، جو پہلے ٹی جی ایف مشاہدات سے فورا پہلے کے سالوں میں دریافت ہوئے تھے۔ مثال کے طور پر، یہ فیلڈ تھنڈر کلاؤڈ ("ڈی سی" فیلڈ) میں چارجز کی علیحدگی کی وجہ سے ہو سکتا ہے جو اکثر اسپرائٹس سے وابستہ ہوتا ہے، یا بجلی کے اخراج سے پیدا ہونے والی برقی مقناطیسی نبض (ای ایم پی) کی وجہ سے ہو سکتا ہے، جو اکثر الوؤں سے وابستہ ہوتا ہے۔ اس بات کے بھی کچھ شواہد موجود ہیں کہ بعض ٹی جی ایف آسمانی بجلی گرنے کی عدم موجودگی میں ہوتے ہیں، حالانکہ عام آسمانی بجلی کی سرگرمی کے آس پاس، جس نے نیلے جیٹ طیاروں سے موازنہ کیا ہے۔ ڈی سی فیلڈ ماڈل کو اونچائی پر کافی فیلڈز بنانے کے لیے ایک بہت بڑے تھنڈر کلاؤڈ چارج کی ضرورت ہوتی ہے (مثال کے طور پر۔ 50-90 کلومیٹر، جہاں اسپرائٹس بنتے ہیں)۔ اسپرائٹس کے معاملے کے برعکس، یہ بڑے چارج ٹی جی ایف پیدا کرنے والی بجلی سے وابستہ نہیں لگتے ہیں۔ اس طرح ڈی سی فیلڈ ماڈل کے لیے ضروری ہے کہ ٹی جی ایف نیچے گرے، تھنڈر کلاؤڈ (10-20 کلومیٹر) کے اوپری حصے میں جہاں ایک مقامی فیلڈ مضبوط ہو سکتا ہے۔ اس مفروضے کی تائید دو آزاد مشاہدات سے ہوتی ہے۔ سب سے پہلے، آر ایچ ای ایس ایس آئی کے ذریعہ دیکھے گئے گاما شعاعوں کا سپیکٹرم 15-20 کلومیٹر پر رشتہ دار بھاگنے کی پیش گوئی سے بہت اچھی طرح میل کھاتا ہے۔ دوسرا، بجلی کے مقابلے میں ٹی جی ایف زمین کے خط استوا کے ارد گرد مضبوطی سے مرتکز ہوتے ہیں۔ (وہ عام طور پر بجلی کے مقابلے میں پانی پر بھی مرتکز ہو سکتے ہیں۔) تھنڈر کلاؤڈ ٹاپس خط استوا کے قریب اونچے ہوتے ہیں، اور اس طرح وہاں پیدا ہونے والے ٹی جی ایف سے گاما شعاعوں کے ماحول سے فرار ہونے کا بہتر امکان ہوتا ہے۔ اس کا مطلب یہ ہوگا کہ بہت سے کم اونچائی والے ٹی جی ایف خلا سے نہیں دیکھے جاتے ہیں، خاص طور پر اعلی عرض البلد پر۔ ایک متبادل مفروضہ، ای ایم پی ماڈل، تھنڈر کلاؤڈ چارج کی ضرورت کو کم کرتا ہے لیکن اس کے بجائے بہت تیز رفتار سے چلنے والی ایک بڑی کرنٹ پلس کی ضرورت ہوتی ہے۔ مطلوبہ موجودہ نبض کی رفتار بہت محدود ہے، اور اس ماڈل کے لیے ابھی تک کوئی براہ راست مشاہداتی حمایت نہیں ہے۔ ایک اور فرضی طریقہ کار یہ ہے کہ ٹی جی ایف تھنڈر کلاؤڈ کے اندر ہی پیدا ہوتے ہیں، یا تو بجلی کے چینل کے قریب مضبوط برقی شعبوں میں یا جامد شعبوں میں جو بادل کی بڑی مقدار میں موجود ہوتے ہیں۔ یہ میکانزم عمل شروع کرنے کے لیے بجلی کے چینل کی انتہائی سرگرمی پر انحصار کرتے ہیں (کارلسن اور دیگر۔ 2010) یا چھوٹے پیمانے کے بے ترتیب واقعات کو بھی پیداوار کو متحرک کرنے کی اجازت دینے کے لیے مضبوط فیڈ بیک پر۔ ایٹموسفیر-اسپیس انٹرایکشنز مانیٹر (اے ایس آئی ایم)، جو بیک وقت بجلی کے نظری اشاروں اور زمینی گاما رے چمک کے اشاروں کی پیمائش کے لیے وقف ہے، نے انکشاف کیا کہ ٹی جی ایف عام طور پر نظری چمک سے وابستہ ہوتے ہیں، جس سے سختی سے پتہ چلتا ہے کہ ٹی جی ایف کے پیش رو کے طور پر رشتہ دار الیکٹران بجلی کے چینلز کے قریب مضبوط برقی شعبوں میں پیدا ہوتے ہیں۔ مربوط واقعات یہ تجویز کیا گیا ہے کہ ٹی جی ایف کو انتہائی رشتہ دار الیکٹرانوں اور پوزیٹرانوں کی بیموں کو بھی لانچ کرنا چاہیے جو ماحول سے بچتے ہیں، زمین کے مقناطیسی میدان کے ساتھ پھیلتے ہیں اور مخالف نصف کرہ پر پھسلتے ہیں۔ آر ایچ ای ایس ایس آئی، بی اے ٹی ایس ای، اور فرمی-جی بی ایم پر ٹی جی ایف کے کچھ معاملات میں غیر معمولی نمونے دکھائے گئے ہیں جن کی وضاحت اس طرح کے الیکٹران/پوزیٹرون بیموں سے کی جا سکتی ہے، لیکن اس طرح کے واقعات بہت غیر معمولی ہیں۔ حساب سے پتہ چلتا ہے کہ ٹی جی ایف نہ صرف پوزیٹرانوں بلکہ نیوٹرانوں اور پروٹانوں کو بھی آزاد کر سکتے ہیں۔ نیوٹرانوں کو پہلے ہی برقی خارج ہونے والے مادہ میں ماپا جا چکا ہے، جبکہ خارج ہونے والے مادہ سے متعلق پروٹانوں (2016) کی کوئی تجرباتی تصدیق نہیں ہے۔ حالیہ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ ان نیوٹرانوں کا بہاؤ 10−9 اور 10−13 فی ایم ایس اور فی ایم 2 کے درمیان پتہ لگانے کی اونچائی پر منحصر ہے۔ ان میں سے زیادہ تر نیوٹرانوں کی توانائی، یہاں تک کہ 20 ایم ای وی کی ابتدائی توانائیوں کے ساتھ بھی، 1 ایم ایس کے اندر کے وی رینج تک کم ہو جاتی ہے۔ دیگر تحقیقی ٹیرسٹریل گاما رے چمک بجلی کے موجودہ نظریات کے لیے ایک چیلنج ہے، خاص طور پر بجلی میں پیدا ہونے والے اینٹی میٹر کے واضح دستخطوں کی دریافت کے ساتھ۔ پچھلے 15 سالوں میں یہ دریافت کیا گیا ہے کہ بجلی کے عمل میں کچھ ایسا طریقہ کار ہے جو گاما شعاعیں پیدا کرنے کی صلاحیت رکھتا ہے، جو ماحول سے بچ کر مدار میں چکر لگانے والے خلائی جہاز کے ذریعے مشاہدہ کیا جاتا ہے۔ ناسا کے جیرالڈ فش مین نے 1994 میں سائنس کے ایک مضمون میں روشنی میں لائے گئے، ان نام نہاد ٹیرسٹریل گاما رے چمک (ٹی جی ایف) کا مشاہدہ حادثاتی طور پر کیا گیا، جب وہ کامپٹن گاما رے آبزرویٹری (سی جی آر او) کے مشاہدہ کردہ ماورائے ارضی گاما رے پھٹنے کی مثالوں کی دستاویز کر رہے تھے۔ ٹی جی ایف کی مدت بہت کم ہوتی ہے، تاہم، صرف 1 ایم ایس تک رہتی ہے۔ اسٹینفورڈ یونیورسٹی کے پروفیسر عمران عنان نے ٹی جی ایف کو ٹی جی ایف ایونٹ کے 1.5 ایم ایس کے اندر ہونے والے انفرادی بجلی کے اسٹروک سے جوڑا، جس سے پہلی بار یہ ثابت ہوا کہ ٹی جی ایف ماحولیاتی اصل کا تھا اور بجلی کے حملوں سے وابستہ تھا۔ سی جی آر او نے 10 سالوں میں صرف 77 واقعات ریکارڈ کیے۔ تاہم، حال ہی میں ریوون رامیٹی ہائی انرجی سولر سپیکٹروسکوپک امیجر (آر ایچ ای ایس ایس آئی) خلائی جہاز، جیسا کہ یو سی سانتا کروز کے ڈیوڈ اسمتھ نے اطلاع دی ہے، بہت زیادہ شرح سے ٹی جی ایف کا مشاہدہ کر رہا ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ یہ عالمی سطح پر روزانہ تقریبا 50 بار ہوتے ہیں (اب بھی سیارے پر کل بجلی کا ایک بہت چھوٹا حصہ)۔ توانائی کی سطح 20 میگاواٹ سے زیادہ ریکارڈ کی گئی ہے۔ ڈیوک یونیورسٹی کے سائنس دان آر ایچ ای ایس ایس آئی کے ذریعے کیے گئے ٹی جی ایف کے نئے مشاہدات کی روشنی میں بجلی گرنے کے بعض واقعات اور زمین کے اپنے ماحول سے نکلنے والے پراسرار گاما شعاعوں کے اخراج کے درمیان تعلق کا بھی مطالعہ کر رہے ہیں۔ ان کے مطالعے سے پتہ چلتا ہے کہ یہ گاما تابکاری کے چشمے گرج دار بادلوں میں حیرت انگیز طور پر کم اونچائی پر ابتدائی مقامات سے اوپر کی طرف بڑھتے ہیں۔ ڈیوک یونیورسٹی کے پراٹ اسکول آف انجینئرنگ سے تعلق رکھنے والے سٹیون کمر نے کہا، "یہ سورج سے آنے والی توانائی گاما شعاعوں سے زیادہ ہیں۔ اور پھر بھی وہ یہاں اس قسم کے زمینی طوفان سے آ رہے ہیں جو ہم یہاں ہر وقت دیکھتے ہیں۔ " اس کے ابتدائی مفروضوں نے بجلی کے اعلی برقی میدانوں کو پیدا کرنے اور بادل کے اوپر اونچائی پر رشتہ دار بھاگنے والے الیکٹران برفانی تودے کو چلانے کی طرف اشارہ کیا جہاں پتلی فضا گاما شعاعوں کو آسانی سے خلا میں فرار ہونے کی اجازت دیتی ہے، جس طرح اسپرائٹس پیدا ہوتے ہیں۔ تاہم اس کے بعد کے شواہد نے اس کے بجائے تجویز کیا ہے کہ ٹی جی ایف زیادہ گرج دار بادلوں کے اندر یا اس کے بالکل اوپر رشتہ دار الیکٹران برفانی تودے کو چلا کر تیار کیے جا سکتے ہیں۔ اگرچہ فرار ہونے والی گاما شعاعوں کے ماحولیاتی جذب سے رکاوٹ پیدا ہوتی ہے، لیکن ان نظریات کو غیر معمولی شدید بجلی کی ضرورت نہیں ہے جس پر ٹی جی ایف نسل کے اونچائی کے نظریات انحصار کرتے ہیں۔ ٹی جی ایف کا کردار اور بجلی سے ان کا تعلق جاری سائنسی مطالعہ کا موضوع ہے۔ 2009 میں، زمین کے مدار میں فرمی گاما رے خلائی دوربین نے طوفان کی تشکیل سے نکلنے والے پوزیٹرون کے خاتمے کے مطابق گاما شعاعوں کے شدید پھٹنے کا مشاہدہ کیا۔ سائنسدانوں کو کسی بھی شدید گاما شعاع کے پھٹنے کے ساتھ چند پوزیٹرانوں کو دیکھ کر حیرت نہیں ہوئی ہوگی، لیکن فرمی کی طرف سے دریافت کردہ بجلی کی چمک نے تقریبا 100 ٹریلین پوزیٹرون پیدا کیے ہیں۔ یہ خبر نیوز میڈیا نے جنوری 2011 میں دی تھی، اور اس سے پہلے کبھی اس کا مشاہدہ نہیں کیا گیا تھا۔ ایٹموسفیر-اسپیس انٹرایکشنز مانیٹر (اے ایس آئی ایم)، جو ٹی جی ایف کے مطالعہ کے لیے وقف ایک تجربہ ہے، 2 اپریل 2018 کو بین الاقوامی خلائی اسٹیشن پر لانچ کیا گیا تھا اور اسے 13 اپریل 2018 کو کولمبس بیرونی پے لوڈ سہولت پر نصب کیا گیا تھا۔ مقبول ثقافت میں سیاہ بجلی کو مینی فیسٹ ٹی وی سیریز میں فلائٹ 828 کے مستقبل میں پانچ سال کا سفر کرنے کی وجہ کے طور پر پیش کیا گیا تھا۔ مزید دیکھیں گاما رے برسٹس ریڈ اسپرائٹ بلیو جیٹ لائٹننگ حوالہ جات مزید پڑھنا گاما شعاع زمین کا ماحول ویڈیو کلپس پر مشتمل مضامین