Eksplozije gama zraka spadaju u najsnažnije događaje u svemiru, zapaljive kada zvijezde umiru u masovnim eksplozijama ili kada se stope u… masovnim eksplozijama.
Kako se događaju ove nasilne kozmičke eksplozije, oni djeluju poput kozmičkih svjetionika, oslobađajući snopove neke od najsjajnije svjetlosti u svemiru, zajedno s poplavom neutrina, onim mudrim, duhovima sličnim česticama koje klizi kroz svemir gotovo u potpunosti neprimijećeno.
Jasno, ne biste htjeli biti izloženi jednom od ovih smrtonosnih rafala energije koji prže DNK. Ali fizičari su smatrali da su eksplozije gama zraka opasne samo ako ste se našli uskim putem jednog od mlazeva koji je dolazio od eksplozije. Nažalost, nova studija ažurirana na arXiv bazi podataka 29. studenog (ali još nije recenzirana) sugerira da su te erupcije loša vijest i mogu poslati smrtonosne zrake pod daleko širim kutom nego što se mislilo.
Tvornice kozmičkih gama zraka
Tijekom desetljeća astronomi su identificirali dvije vrste nebeskih raspada gama zraka (ukratko zvani GRB): duge koje traju više od 2 sekunde (do nekoliko minuta) i kratke one koje traju manje od 2 sekunde. Nismo baš sigurni što uzrokuje GRB-ove u svemiru, ali misli se da se duge proizvode kada najveće zvijezde u našem svemiru odumru u eksplozijama supernove, ostavljajući iza sebe neutronske zvijezde ili crne rupe. Kataklizmična smrt poput one oslobađa zasljepljujuće ogromne količine energije u relativnom bljesku i voila! Gama zraci.
S druge strane, smatra se da kratki GRB potječu iz potpuno različitog mehanizma: spajanja dviju neutronskih zvijezda. Ovi događaji nisu ni približno tako moćni kao njihovi rođaci supernove, ali lokalno predstavljaju dovoljno pustoš da bi nastao bljesak gama-zraka.
Unutar mlaznog motora
Ipak, kada se neutronske zvijezde sudaraju, to je ružna stvar. Svaka neutronska zvijezda teži nekoliko puta više od mase Zemljinog sunca, ali ta se masa komprimira u sferu ne širu od tipičnog grada. U trenutku udarca između dva takva objekta, oni bjesomučno orbitiraju jedno drugom, zdravim dijelom brzine svjetlosti.
Zatim se neutronske zvijezde spajaju i formiraju ili veću neutronsku zvijezdu ili, ako su uvjeti dobri, crnu rupu, ostavljajući za sobom trag uništenja i krhotina iz prethodne kataklizme. Taj prsten materije se srušava na leš bivše bivše neutronske zvijezde, tvoreći ono što je poznato kao akumulacijski disk. U slučaju novoformirane crne rupe, ovaj disk hrani čudovište u srcu gomile olupina brzinom do nekoliko sunčevih plinova u sekundi.
Uz svu energiju i materijal koji se vrte i izlivaju u središte sustava, komplicirani (i slabo razumljiv) ples električnih i magnetskih sila namotava materijal i pokreće mlazove te materije prema i oko jezgre, duž osi osi središnjeg objekta i u okolni sustav. Ako se ti mlazovi probiju, pojavljuju se kao divovski, kratki reflektori koji se odbijaju od sudara. A kad se te reflektori usmjere na Zemlju, dobivamo puls gama-zraka.
Ali ti su zrakoplovi relativno uski i dok god ne vidite da GRB ide napred, to ne bi trebalo biti tako opasno, zar ne? Ne tako brzo.
Neutrino tvornica
Ispada da se mlazovi formiraju i odmiču od mjesta spajanja neutronskih zvijezda na neuredan, kompliciran način. Oblaci plina se isprepliću i nadovezuju jedan na drugoga, a tokovi zračenja i materijala dalje od središnje crne rupe ne dolaze uredno i uredno.
Rezultat je potpuni, destruktivni kaos.
U novoj studiji par astrofizičara istražio je detalje ovih sustava nakon sudara. Istraživači su pomno obratili ponašanje masivnih oblaka plina dok se nad njima provlače kroz stampedo pokretan bjekcima.
Ponekad se ti plinski oblaci sudaraju jedan s drugim, tvoreći udarne valove koji mogu ubrzati i napajati vlastite skupove zračenja i čestice visoke energije, poznate kao kozmičke zrake. Te zrake, sastavljene od protona i drugih teških jezgara, dobivaju dovoljno energije da se ubrzaju do skoro brzine svjetlosti, pa se mogu privremeno spojiti da bi stvorile egzotične i rijetke kombinacije čestica, poput piona.
Pioniri tada brzo propadaju u tuševe neutrina, sitnih čestica koje preplavljuju svemir, ali gotovo nikada ne stupaju u interakciju s drugom materijom. A budući da se ovi neutrini stvaraju izvan uskog područja mlaza koji eksplodira dalje od samog GRB-a, oni se mogu vidjeti čak i kad ne dobijemo punu eksploziju gama-zraka.
Sami neutrini su znak da se bjesomučne, smrtonosne nuklearne reakcije događaju dalje od središta mlaza. Još ne znamo točno koliko se proteže zona opasnosti, ali bolje je sigurno nego žaliti.
Dakle, ukratko: Jednostavno ne idite blizu sudara neutronskih zvijezda.
Paul M. Sutter je astrofizičar naDržavno sveučilište Ohio, domaćinPitajte svemira iSvemirski radio, i autorVaše mjesto u svemiru.
