Umelecký dojem výbuchu gama žiarenia explodujúceho v blízkosti Zeme. Klikni na zväčšenie.
Žijeme v nebezpečnom vesmíre. Teraz pridajte do zoznamu výbuchy gama lúčov - tie najsilnejšie výbuchy vo vesmíre. Dokonca aj 10 sekúnd žiarenia z jednej z týchto udalostí by bola smrteľnou prekážkou pre život na Zemi. Než začnete hľadať inú planétu, na ktorej bude žiť, je tu Dr. Andrew Levan z University of Hertforshire, aby vysvetlil pravdepodobnosť blízkej explózie. Vyzerá to, že kurzy sú v náš prospech.
Vypočujte si rozhovor: Sme v bezpečí pred žiarením gama Ray Bursts (6,0 MB)
Alebo sa prihláste na odber podcastu: universetoday.com/audio.xml
Čo je podcast?
Fraser Cain: Teraz sa chcem naučiť, ako som bezpečný pred výbuchom gama lúčov, ale najskôr môžete vysvetliť, o aké explózie ide?
Andrew Levan: Výbuchy gama žiarenia boli záhadou pre väčšinu z posledných 30 rokov. Prvýkrát ich objavili v roku 1967 satelity, ktoré boli vypustené s cieľom hľadať dôkazy o jadrových testoch prebiehajúcich vo vesmíre. Takže v 60. rokoch 20. storočia sa na oboch stranách - Rusoch a Američanoch - obávalo, že sa obávame, že protivník môže skúšať jadrové zbrane niekde vo vesmíre. A tak existovala zmluva o zákaze skúšok, ktorá to zakazovala, a potom boli vypustené rôzne satelity, aby bolo možné zistiť podpis týchto testov. A tieto testy by dali podpis, ktorý by bol výbuchom gama lúčov. A tak boli vypustené satelity, aby to hľadali. V skutočnosti nikdy nevideli gama lúče z jadrových testov, ale zistili, že tieto veľmi jasné explózie sa v slnečnej sústave nedeje nikde. To nebolo spojené s ničím, čo sa dialo, to bolo zrejmé; v skutočnosti to nie je Mesiac alebo žiadna z planét alebo niečo také. Toto boli prvé objavené výbuchy gama lúčov.
Väčšinu nasledujúcich 20 alebo 30 rokov to bolo všetko, čo sme o nich vedeli; tieto podivné nevysvetlené záblesky žiarenia vysokej energie. Toto je svetlo s vlnovými dĺžkami omnoho kratšími ako röntgenové lúče, ktoré lekárske snímky používajú. A kvôli tomu boli veľmi ťažké určiť ich. Naozaj sme nevedeli, kde sa nachádzajú, či sú kdekoľvek blízko nás alebo či boli ďaleko. A potom na konci 90. rokov sa nám nakoniec podarilo zistiť ich pôvod optickými emisiami, normálnym svetlom a to ukázalo, že to boli neuveriteľne jasné explózie, ktoré sa odohrávajú vo vzdialenom vesmíre, takže hovoríte o spätnom pohľade na iba niekoľko sto miliónov rokov po Veľkom tresku - 95% z cesty späť cez vek vesmíru.
A tak to bol prvý prielom. A potom sa v priebehu niekoľkých nasledujúcich rokov zistilo, že tieto výbuchy gama lúčov boli vlastne spôsobené kolapsom veľmi veľkej hviezdy. Takže keď hovoríte veľmi masívne, hovoríte v skutočnosti asi 20-30-krát ťažšie ako Slnko. A čo sa stane s týmito hviezdami, je to, že spaľujú alebo spájajú vodík do ťažších prvkov vo svojich jadrách. A nakoniec sa tento proces zastaví, upadnú do seba, vytvoria čiernu dieru a je to proces, ktorý vytvára prasknutie gama žiarenia.
Fraser: Znie to veľmi podobne ako pri výbuchu supernovy. Aký je teda rozdiel?
Levan: V skutočnosti veľa výbuchov gama lúčov je výbuchom supernovy. Sú teda iba podskupinou supernov. Supernova sa stane, keď hviezdy, ktoré sú hmotnejšie ako osemnásobok hmoty Slnka, dôjdu jadrové palivo a zrútia sa, ale väčšinou tvoria neutrónovú hviezdu ako čiernu dieru. Teraz je neutrónová hviezda iba o niečo menej extrémna, ale stále veľmi extrémna. Je to teda viac alebo menej hmota Slnka, ale zrútila sa do oblasti vzdialenej iba 10 kilometrov. Ale stane sa, že v skutočnosti dostanete oveľa menej energie. Ak teda máte tieto veľmi masívne hviezdy, ktoré sa stanú impulzmi gama lúčov, energia z týchto lúčov gama sa začne rozprašovať. Je to ako hadica, ktorá je namierená priamo na vás, a v podstate vychádza z pólov hviezdy na oboch koncoch. Osvetľuje oblohu ako veľmi jasný zdroj. Osvetľuje však možno len niekoľko percent oblohy. A to je miesto, kde sú emitované lúče gama, a to spôsobuje roztrhnutie gama žiarenia. A iba niekoľko typov supernov sú tie, ktoré vytvárajú čierne diery a potrebné podmienky na vytvorenie trysky sú tie, ktoré vytvárajú prasknutie gama žiarenia. A potom výbuchy gama žiarenia sú oveľa jasnejšie ako bežné supernovy, ktoré vidíme.
Fraser: A byť v blízkosti je dosť nebezpečné miesto. Aké je to riskantné a ako ďaleko je oblasť deštrukcie?
Levan: Ľudia hovoria o supernových a hovoria o výbuchu gama lúčov ako o nebezpečenstve pre Zem. Pre supernovu to musí byť veľmi blízko; musí to byť do 10 parsekov od nás (alebo do 30 svetelných rokov). V tom naozaj nie je veľmi veľa hviezd. Teraz s výbojmi gama lúčov je toľko jasnejšie, že by mohlo byť od nás vzdialené 30 až 40 000 svetelných rokov. Takže to je v polovici galaxie. Keby niekto odišiel uprostred galaxie a narazil by na Zem, bolo by to pre nás neuveriteľne nebezpečné. Pretože to, čo by sa stalo, by nás zasiahlo vysokoenergetické žiarenie, by ionizovalo vysokú atmosféru a vytvorilo by veľa nových, dosť škaredých oxidov dusíka, ktoré by vytvorili kyslý dážď. Zničilo by to ozónovú vrstvu a zároveň by osprchovalo stranu Zeme, ktorá je proti nej, neuveriteľne vysokou dávkou ultrafialového žiarenia.
Fraser: Ak jeden z nich zmizne vo vašej galaxii, je to obrovská prekážka na celý život. Neviem si predstaviť veľa, čo by to vydržalo, okrem mikrobiálneho života v podzemí.
Levan: Áno, naozaj, naozaj. Dopad na nás je, že by ste mali dosť paradoxnú situáciu, že oxidy dusíka, ktoré sa vytvorili v atmosfére, by mohli skutočne blokovať optické svetlo, takže by ste mali globálne chladenie. Mali by ste problémy s fotosyntézou rastlín a podobne. Ale zároveň, pretože máte zničenú ozónovú vrstvu, mali by ste vysoký tok ultrafialového svetla, ktoré by skutočne poškodilo akýkoľvek život, ktorý by sa s ňou stretol. A tak by to drasticky ovplyvnilo proces evolúcie. To, či by bolo možné, aby sme sa dostatočne vyvíjali, aby sme prežili, je veľmi nepravdepodobné.
Fraser: Myslí si vedci, že je v minulosti zodpovedný za niektoré prípady vyhynutia?
Levan: O tejto téme sa veľa diskutovalo. O zániku sa najčastejšie hovorí o dinosauroch a veľa ľudí dnes verí, že to bol pravdepodobne asteroid zasiahnutý zvonku Zeme alebo niečo podobné. Asi pred 400 miliónmi rokov určite došlo k vyhynutiu, o ktorom ľudia hovorili o možnom výskyte výbuchu gama lúčov. Je zrejmé, že je veľmi neisté, keď sa obzriete späť a vy sa snažíte pozerať sa do fosílnych záznamov, ale určite sa o nich hovorilo o výbuchoch gama lúčov, pretože sú menej bežné ako supernova, môžu vás ovplyvniť pri takom veľkom zväzok Zeme, o ktorom ľudia hovorili o minulých zánikoch spôsobených výbuchom gama lúčov.
Fraser: Dobre, teraz mi boli sľúbené dobré správy. Polož to na mňa.
Levan: To, čo sme urobili, je študovať veľa týchto výbuchov, asi 40 z nich. Teraz sa jedná o výbuchy gama lúčov, ktoré si môžete oddýchnuť, sú tak ďaleko, že sú skutočne ťažké ich vidieť aj s najväčšími ďalekohľadmi na svete. Čo od nich však môžeme študovať, je typ galaxie, v ktorej sa vyskytujú. Mliečna dráha, ktorá je našou galaxiou, sa preto nazýva veľká špirála dizajnu. Je to veľká, veľmi masívna galaxia. Teraz, keď sa pozriete na typy galaxií, v ktorých sa tieto tendencie vyskytujú, zistíte, že sú vždy v týchto malých, chaotických, veľmi nepravidelných galaxiách, ktoré majú veľmi nízku hmotnosť, ktoré sa veľmi nepodobajú Mliečnej dráhe. Dôvodom je to, že Mliečná dráha má veľa toho, čo nazývame kovy. Teraz, keď astronómovia hovoria o kovoch, nemyslíme v skutočnosti veci ako hliník alebo železo alebo také veci. Naozaj myslíme niečo ťažšie ako vodík alebo hélium. A tak, aby ste mali život, musíte mať uhlík a kyslík a také veci, ktoré sú veľmi zriedkavé v malých galaxiách, kde dochádza k výbuchu gama lúčov. A čo si uvedomíte, keď sa pozriete na to, je to, že malé galaxie sú životne dôležité pre vytváranie výbuchov gama lúčov, pretože to, čo potrebujete, sú v podstate veľmi veľké hviezdy, ktoré tvoria čierne diery, a je oveľa ľahšie to urobiť v týchto malých galaxiách, ktoré majú veľmi málo kovy. A to v podstate znamená, že hoci sme to mali v minulosti, výbuchy gama lúčov sa v galaxiách, ako sú tie naše, nedajú.
Fraser: Viem, že nedávny výskum nám ukazuje niektoré oblasti tvoriace hviezdy v blízkych satelitných galaxiách na Mliečnej dráhe, ktoré vytvárajú hviezdy, ktoré sú 50 až 80-krát väčšie ako Slnko, takže sú to tí dobrí kandidáti alebo existuje niečo o ťažšie prvky?
Levan: Áno, takže o ťažších prvkoch je niečo veľmi špecifické. Ak máte v hviezde ťažšie prvky, vlastne to má zásadný vplyv na vývoj hviezdy. A tak sa stane, že tieto ťažké prvky majú takzvané hviezdne vetry; pomerne silné hviezdne vetry. A to znamená, že vytlačia všetok materiál, ktorý je mimo nich. Takže aj keď začnú svoj život ako veľmi hmotné hviezdy, v čase, keď skončia svoj život, skutočne stratili veľkú časť tejto hmoty, že už nie sú dosť hmotní na to, aby vytvorili čierne diery. A tak vlastne tvoria tieto neutrónové hviezdy ako normálne supernovy. Takže niet pochýb o tom, že tieto masívne hviezdy, ktoré vidíte, a masívne oblasti tvoriace hviezdy, ktoré vidíte, budú tvoriť supernovy, pretože sú ďaleko ďalej, nie sú pre nás hrozbou. A vďaka svojim hviezdnym vetrom stratia toľko svojej hmoty, že nedokážu vytvoriť čierne diery, a tak nemôžu spôsobiť výbuchy gama lúčov.
Fraser: Pretože všetky záblesky gama žiarenia boli pozorované po celom vesmíre, je to takmer ako funkcia veku - keď sa pozriete ďalej, pozeráte sa späť v čase. Zvyčajne sme mali výbuchy gama lúčov, ale už k nim nedochádza.
Levan: Áno, veľmi. Je zrejmé, že s vývojom hviezd si vytvoríte svoju prvú generáciu hviezd. Všetky kovy, všetky atómy, ktoré vidíte okolo seba, vo vašom tele, v budove a všetko podobné, sú vyrobené z výbuchov supernovy v minulosti. Obohatia všetko okolo seba a potom je tu ďalšia generácia hviezd, ktoré sú z toho vyrobené, atď. A tak, keď sa obzriete späť do vesmíru, bolo okolo týchto kovov menej a menej z týchto ťažkých prvkov, a tak počiatočný vesmír je oveľa sľubnejším miestom na hľadanie gama lúčov ako vesmír, ako to vidíme teraz. kde v malých galaxiách dochádza iba k výbuchu gama lúčov, kde sa nedosiahlo toľko hviezdnych útvarov, kým existovala Mliečna dráha.
