Umjetnički dojam eksplozije gama zraka koja je eksplodirala u blizini Zemlje. Klikni za veću sliku
Živimo u opasnom Univerzumu. Sada na popis dodajte eksplozije gama zraka - one najmoćnije eksplozije u Svemiru. Čak i 10 sekundi zračenja iz jednog od tih događaja bilo bi smrtonosno zaostajanje za život na Zemlji. Prije nego što počnete tražiti drugi planet na kojem će živjeti, dr. Andrew Levan sa Sveučilišta u Hertforshireu je ovdje kako bi objasnio mogućnosti eksplozije u blizini. Izgleda da su nam izgledi u korist.
Poslušajte intervju: Sigurni smo od gama Ray Bursts (6,0 MB)
Ili se pretplatite na Podcast: universetoday.com/audio.xml
Što je Podcast?
Fraser Cain: Sada želim naučiti koliko sam siguran od raspada gama zraka, ali prvo možete li objasniti što su to eksplozije?
Dr. Andrew Levan: Provale gama zraka bili su zaista misterija u posljednjih 30 godina. Prvi su ih otkrili 1967. godine sateliti koji su pokrenuti u potrazi za dokazima nuklearnih testova u svemiru. Dakle, šezdesetih je vladala briga za obje strane - Rusi i Amerikanci - zabrinuti smo da bi suprotna strana mogla testirati nuklearno oružje negdje u svemiru. I tako je postojao ugovor o zabrani testiranja koji je zabranio to i tada su pokrenuti razni sateliti kako bi se moglo otkriti potpis ovih testova. I ti testovi bi dali potpis da bi to bili rafali gama zraka. I tako su sateliti pokrenuti da to potraže. Nikada nisu vidjeli nikakve gama zrake iz nuklearnih testova, ali ono što su pronašli bile su ove vrlo svijetle eksplozije koje se nigdje nisu događale u Sunčevom sustavu. Nije povezano s nečim što se događalo što je bilo očito; zapravo nije Mjesec ili bilo koji od planeta ili nešto slično. I to su bile prve otkrivene gama zrake.
Većinu sljedećih 20 ili 30 godina to je bilo stvarno sve što smo znali o njima; ove čudne neobjašnjive bljeskove visokog energetskog zračenja. Ovo je svjetlost valnih duljina mnogo kraća od X-zraka koje medicinske slike koriste. I bili su vrlo teški zbog toga utvrditi ih. Tako da stvarno nismo znali gdje su, jesu li negdje u blizini ili su nam daleko. I onda smo u kasnim 1990-ima konačno uspjeli da preciziramo njihovo podrijetlo optičkim emisijama, normalnom svjetlošću, a to je pokazalo da su to nevjerojatno svijetle eksplozije koje se događaju u dalekom Svemiru, tako da govorite o tome da gledate unatrag samo prema nekoliko stotina milijuna godina nakon Velikog praska - 95% puta nazad kroz doba svemira.
I tako, to je bio svojevrsni prvi proboj. A onda se tijekom sljedećih nekoliko godina shvatilo da su ti rafali gama zraka zapravo uzrokovani padom vrlo masivne zvijezde. Dakle, kada govorite vrlo masivno, zapravo govorite oko 20-30 puta teže od Sunca. A ono što se događa s ovim zvijezdama je da oni sagorijevaju ili spajaju vodik u teže elemente u svojim jezgrama. I na kraju se taj proces zaustavi, oni padaju u sebe, tvore crnu rupu, a to je onaj proces koji stvara pucanje gama zraka.
Fraser: To zvuči vrlo slično procesu eksplozije supernove. Dakle, koja je razlika?
Dr. Levan: Zapravo, mnoge eksplozije gama zraka su eksplozije supernove. Dakle, oni su samo podskupina supernove. Supernove se događaju kada zvijezdama koje su veće od 8 puta veće od Sunčeve mase nestane nuklearno gorivo i propadnu, ali većinu vremena formiraju neutronsku zvijezdu, a ne crnu rupu. Sada je neutronska zvijezda tek nešto manje ekstremni objekt, ali još uvijek je vrlo ekstremna. I tako je to manje ili više masa Sunca, ali srušila se na područje udaljeno samo 10 milja. No, tamo se događa da zapravo dobijate puno manje energije. I tako kad imate ove vrlo masivne zvijezde koje postanu praska gama zraka, energija iz tih gama zraka se pokreće u mlazu. To je poput crijeva usmjerenog ravno u vas, i uglavnom izlazi iz stupova zvijezde na bilo kojem kraju. Osvjetljava nebo kao vrlo svijetao izvor. Ali samo osvjetljava možda nekoliko posto neba. I tamo se emitiraju gama zrake, i to je ono zbog čega gama zraka pukne. I samo je nekoliko vrsta supernove one koje stvaraju i crne rupe i potrebne uvjete za stvaranje mlaza su one koje stvaraju prasak gama zraka. I tada su rafalne gama zrake puno svjetlije od normalnih supernova koje vidimo.
Fraser: A biti u blizini ovih mjesta prilično je opasno. Koliko je to rizično i koliko je daleko sfera uništavanja?
Dr. Levan: Ljudi govore o supernovama i govore o rafalima gama zraka kao opasnim za Zemlju. Za supernovu se zaista mora jako približiti; mora biti unutar otprilike 10 parcela od nas (ili 30 svjetlosnih godina). U tome nema stvarno puno zvijezda. Sada su eksplozije gama zraka toliko svjetlije da bi mogle biti udaljene 30 ili 40.000 svjetlosnih godina od nas. Dakle, to je na pola puta preko galaksije. Ako se neko spusti u središte galaksije i pogodi Zemlju, onda bi to bila nevjerojatno opasna stvar za nas. Jer ono što bi se dogodilo da nas pogodi visokoenergetsko zračenje ioniziralo bi visoku atmosferu i stvorilo puno novih, prilično gadnih, dušikovih oksida koji bi stvorili kisele kiše. Uništio bi ozonski omotač, a istodobno bi otušio stranu Zemlje okrenutu prema njemu s nevjerojatno visokom dozom ultraljubičastoga zračenja.
Fraser: Ako jedan od ovih slučajeva nestane u vašoj galaksiji, to je ogromna prepreka za život. Ne mogu zamisliti mnogo toga što bi to moglo podnijeti, osim života mikroba u podzemlju.
Dr. Levan: Da, apsolutno, stvarno se. Uticaj za nas je u tome što biste imali prilično paradoksalnu situaciju da bi dušični oksidi stvoreni u atmosferi mogli zapravo blokirati optičku svjetlost, tako da ćete imati globalno hlađenje. Imali biste problema sa fotosinteziranjem biljaka i sličnim stvarima. Ali istovremeno, s uništavanjem ozonskog omotača, imali biste veliki protok ultraljubičastog svjetla koji bi zaista mogao biti štetan za bilo koji život koji ga nađe. I tako bi drastično utjecao na proces evolucije. Da li bi bilo moguće da se dovoljno razvijamo da bismo to preživjeli, malo je vjerojatno.
Fraser: Misle li znanstvenici da su odgovorni za neke događaje izumiranja u prošlosti?
Dr. Levan: Bilo je puno rasprava oko toga. Očito se najviše govori o istrebljivanju o dinosaurima i mnogi ljudi sada vjeruju da je vjerojatno bio asteroidni udar izvan Zemlje ili nešto slično. Zasigurno je bilo događaja izumiranja prije otprilike 400 milijuna godina, o kojima su ljudi govorili možda zbog pucanja gama zraka. Očito je vrlo neizvjesno kad se osvrnete i pokušavate gledati kroz fosilne zapise, ali sigurno se pričalo o rafalima gama zraka zbog činjenice da su rjeđe od supernove, a mogu utjecati na vas tako velikim Volumen Zemlje za koji su ljudi govorili da su izumiranja posljedica eksplozija gama zraka.
Fraser: U redu, sad su mi obećale dobre vijesti. Lezi na mene.
Dr. Levan: Ono što smo napravili je proučavanje mnogih tih rafala, oko 40 njih. Sada su to gama zraci u kojima se možete opustiti, toliko su daleko da ih je teško vidjeti čak i s najvećim teleskopima na svijetu. Ali ono što iz njih možemo proučiti je vrsta galaksije u kojoj se događaju. I tako se Mliječni put, koja je naša galaksija, naziva velika dizajnerska spirala. To je velika, veoma masivna galaksija. Kad pogledate vrste galaksija u kojima se obično javljaju, ustanovite da su one uvijek u tim malim, neurednim, vrlo nepravilnim galaksijama vrlo male mase, koje su vrlo za razliku od Mliječnog puta. A razlog za to je što Mliječni put ima puno onoga što nazivamo metalima. Kada astronomi govore o metalima, mi zapravo ne mislimo na stvari poput aluminija ili željeza ili takve stvari. Doista mislimo na nešto teže od vodika ili helija. I da biste imali život, morate imati ugljik i kisik i slične stvari koje su vrlo rijetke u malim galaksijama u kojima eksplozije gama zraka nestaju. Dakle, ono što shvatite kad pogledate to je da su male galaksije ključne za stvaranje praska gama zraka, jer ono što vam je u osnovi potrebno su vrlo masivne zvijezde koje tvore crne rupe, i to je puno lakše to učiniti u ovim malim galaksijama koje imaju vrlo malo metali. A to u suštini znači da iako smo to imali u prošlosti, gama zraci se jednostavno ne događaju u galaksijama poput naše.
Fraser: Znam da nam nedavna istraživanja pokazuju da neke regije koje stvaraju zvijezde u obližnjim satelitskim galaksijama na Mliječnom putu koje grade zvijezde koje su 50-80 puta veće od Sunca, pa jesu li oni dobri kandidati ili postoji nešto u vezi s teži elementi?
Dr. Levan: Da, tako da ima nešto vrlo specifično u težim elementima. Kada imate teže elemente u zvijezdi, ona zapravo utječe na razvoj zvijezde vrlo temeljno. I tako se događa da ti teški elementi imaju ono što nazivamo zvjezdani vjetrovi; prilično jaki zvjezdani vjetrovi. A to znači da guraju sav materijal koji je izvan njih. Iako započinju svoj život kao vrlo masivne zvijezde, kad su završili svoj život, zapravo su izgubili veći dio te mase koji više nisu dovoljno masivni da formiraju crne rupe. I tako zapravo stvaraju ove neutronske zvijezde kao normalne supernove. Dakle, vrlo je malo sumnje da će te ogromne zvijezde koje vidite i ogromne zvijezde koje stvaraju regije koje stvaraju tvoriti supernove, jer su daleko dalje, ne prijete nam. I zbog svojih zvjezdanih vjetrova, izgubit će toliko svoje mase da ne mogu napraviti crne rupe i ne mogu praviti eksplozije gama zraka.
Fraser: S obzirom na to da su svi rafali gama zraka viđeni širom Svemira, je li to gotovo kao funkcija starosti - kako gledate dalje, gledate unatrag u vrijeme. Nekada smo imali gama zrake, ali oni se više ne događaju.
Dr. Levan: Da, vrlo. Očito, kako se zvijezde razvijaju, vi napravite svoju prvu generaciju zvijezda. Svi metali, svi atomi koje vidite oko sebe, u svom tijelu, u zgradi i slično, stvoreni su od eksplozija supernove u prošlosti. Oni obogaćuju sve oko sebe, a onda je napravljena još jedna generacija zvijezda od toga, i tako dalje. I tako, kada pogledate natrag u Svemir, bilo je manje tih metala okolo, a manje tih teških elemenata, i tako je rani Svemir mnogo obećavajuće mjesto za potragu za eksplozijama gama zraka od Svemira kao što to sada vidimo gdje se u malim galaksijama događaju samo pragovi gama zraka gdje dosad nije postojalo toliko zvijezda kao što je to bio u Mliječnom putu.
