Impresia artistului despre o explozie de raze gamma care explodează lângă Pământ. Faceți clic pentru a mări.
Trăim într-un Univers periculos. Adăugați acum listele de raze gamma - cele mai puternice explozii din Univers. Chiar și 10 secunde de radiații de la unul dintre aceste evenimente ar fi o întârziere mortală a vieții pe Pământ. Înainte de a începe să cauți o altă planetă pe care să trăiești, dr. Andrew Levan de la Universitatea Hertforshire este aici pentru a explica probabilitățile unei explozii din apropiere. Se pare că șansele sunt în favoarea noastră.
Ascultă interviul: Suntem în siguranță de la Gamma Ray Bursts (6,0 MB)
Sau abonați-vă la Podcast: universetoday.com/audio.xml
Ce este un Podcast?
Fraser Cain: Acum, vreau să învăț cât de sigur sunt de exploziile cu raze gamma, dar mai întâi puteți să-i oferiți explicatorului despre ce sunt aceste explozii?
Dr. Andrew Levan: Izbucnirile de raze gamma au fost într-adevăr un mister pentru o mare parte din ultimii 30 de ani. Acestea au fost descoperite pentru prima dată în 1967 de către sateliți care au fost lansați pentru a căuta dovezi ale testelor nucleare care se desfășoară în spațiu. Așadar, în anii 1960, am fost îngrijorați de ambele părți - ruși și americani - ne-am îngrijorat că partea opusă ar putea testa armele nucleare undeva în spațiu. Și astfel a existat un tratat de interzicere a testelor care a interzis acest lucru și apoi au fost lansați diferiți sateliți pentru a putea detecta semnătura acestor teste. Iar aceste teste ar fi dat o semnătură care ar fi fost o explozie de raze gamma. Și astfel sateliții au fost lansați pentru a căuta acest lucru. Nu au văzut niciodată raze gamma din testele nucleare, dar ceea ce au găsit au fost aceste explozii foarte strălucitoare care nu se întâmpla nicăieri în Sistemul Solar. Nu este asociat cu nimic care se întâmpla care era evident; nu chiar Luna sau oricare dintre planete sau ceva de genul acesta. Și astfel au fost primele explozii de raze gamma descoperite.
Pentru majoritatea următorilor 20 sau 30 de ani, asta era cu adevărat tot ce știam despre ei; aceste ciudate sclipiri inexplicabile ale radiațiilor cu energie mare. Aceasta este ușoară, cu lungimi de undă mult mai scurte decât razele X pe care le folosesc imaginile medicale. Și au fost foarte dificili din cauza asta pentru a-i identifica. Deci, nu știam cu adevărat unde se aflau, dacă erau oriunde în apropierea noastră sau dacă erau departe. Și apoi la sfârșitul anilor 90, în cele din urmă, am reușit să identificăm originea lor prin emisii optice, prin lumină normală și asta a arătat că erau explozii incredibil de strălucitoare care se întâmplă în Universul îndepărtat, așa că vorbești să te uiți înapoi doar la o câteva sute de milioane de ani după Big Bang - 95% din drumul de întoarcere prin vârsta Universului.
Și așa, asta a fost un fel de primă descoperire. Și apoi în următorii câțiva ani, s-a realizat că aceste explozii de raze gamma au fost de fapt cauzate de prăbușirea unei stele foarte masive. Deci, când vorbești foarte masiv, vorbești de fapt de 20-30 de ori mai greu decât Soarele. Și ceea ce se întâmplă cu aceste stele este că arde sau topesc hidrogenul în elemente mai grele din miezurile lor. Și în cele din urmă, acest proces se oprește, se încadrează în ei înșiși, formează o gaură neagră și este acel proces care creează o explozie de raze gamma.
Fraser: Suna foarte similar cu procesul unei explozii de supernova. Deci, care este diferența?
Dr. Levan: Ei bine, într-adevăr, multe explozii de raze gamma sunt explozii de supernove. Deci sunt doar un subset de supernove. Supernovele se întâmplă atunci când stelele sunt mai masive decât de 8 ori masa Soarelui rămân fără combustibil nuclear și se prăbușesc, dar de cele mai multe ori ele formează o stea cu neutroni decât o gaură neagră. Acum, o stea cu neutroni este un obiect ceva mai puțin extrem, dar este încă extremă. Și deci este mai mult sau mai puțin masa Soarelui, dar s-a prăbușit într-o regiune la doar 10 mile. Dar ceea ce se întâmplă acolo este că de fapt obțineți mult mai puțină energie. Așadar, atunci când aveți aceste stele foarte masive care devin explozii de raze gamma, energia de la aceste raze gamma este lansată într-un jet. Deci, este ca și cum un hosepipe a fost îndreptat către tine și, practic, iese pe stâlpii stelei la ambele capete. Luminează cerul ca o sursă foarte strălucitoare. Dar doar luminează probabil câteva procente din cer. Și de aici sunt emise razele gamma și asta face ca o rază gamma să izbucnească. Și doar câteva tipuri de supernove sunt cele care creează atât găurile negre, cât și condițiile necesare pentru a crea un jet sunt cele care creează explozia de raze gamma. Și atunci exploziile cu raze gamma sunt mult mai strălucitoare decât supernovele normale pe care le vedem.
Fraser: Și a fi în apropiere, acesta este un loc destul de periculos pentru a fi. Cât de riscant este și cât de departe este sfera distrugerii?
Dr. Levan: Oamenii vorbesc despre supernove și vorbesc despre explozii de raze gamma ca fiind periculoase pentru Pământ. Pentru o supernova, trebuie să fie foarte aproape; trebuie să fie în aproximativ 10 parsecs dintre noi (sau 30 de ani-lumină). În realitate nu există prea multe stele. Acum, cu explozii de raze gamma este atât de mult mai luminos încât ar putea fi la 30 sau 40.000 de ani lumină de noi. Deci, este la jumătatea distanței de galaxie. Dacă cineva a plecat în centrul galaxiei și s-ar lovi de Pământ, atunci acesta ar fi un lucru incredibil de periculos pentru noi. Deoarece ceea ce s-ar întâmpla este că radiațiile cu energie ridicată ne-ar lovi ar ioniza atmosfera ridicată și ar crea o mulți noi oxizi de azot, destul de urâți, care ar crea ploi acide. Ar distruge stratul de ozon și, în același timp, ar face dușul părții Pământului, cu o doză incredibil de mare de radiații ultraviolete.
Fraser: Dacă unul dintre acestea se oprește în galaxia ta, acesta este un regres imens pentru viață. Nu-mi imaginez mult ce ar putea rezista, în afară de viața microbiană din subteran.
Dr. Levan: Da, absolut, chiar este. Impactul nostru este că veți avea situația destul de paradoxală că oxizii de azot care au fost creați în atmosferă ar putea bloca lumina optică, astfel încât să aveți răcire globală. Veți avea probleme cu fotosintezarea plantelor și cu altele asemenea. Dar, în același timp, deoarece distrugeți stratul de ozon, ați avea un flux ridicat de lumină ultravioletă care ar dăuna cu adevărat oricărei vieți care l-au întâlnit. Și astfel ar afecta drastic procesul de evoluție. Este foarte puțin probabil dacă putem evolua suficient pentru a trăi.
Fraser: Cred că oamenii de știință sunt responsabili pentru unele evenimente de dispariție din trecut?
Dr. Levan: Au fost multe discuții în acest sens. Evident, cea mai vorbită despre extincție este cea a dinozaurilor și o mulțime de oameni cred acum că probabil a fost un asteroid lovit din afara Pământului sau ceva de genul. Cu siguranță a existat un eveniment de extincție în urmă cu aproximativ 400 de milioane de ani despre care oamenii au vorbit despre faptul că s-ar fi datorat unei explozii de raze gamma. Evident, este foarte incert când priviți înapoi și încercați să vă uitați prin înregistrările fosile, dar, cu siguranță, s-au vorbit despre explozii de raze gamma din cauza faptului că sunt mai puțin obișnuite decât supernovele, acestea vă pot afecta prea mult. volumul Pământului despre care oamenii au vorbit despre extincțiile din trecut fiind datorate exploziilor de raze gamma.
Fraser: Bine, acum mi s-a promis o veste bună. Pune-l pe mine.
Dr. Levan: Ceea ce am făcut este să studiem multe dintre aceste explozii, aproximativ 40 dintre ele. Acum sunt rafale de raze gamma pe care le puteți relaxa, sunt atât de departe încât sunt de fapt dificil de văzut cu chiar și cele mai mari telescoape din lume. Dar ceea ce putem studia de la ei este tipul de galaxie în care se întâmplă. Și astfel Calea Lactee, care este galaxia noastră, se numește o spirală de design grandios. Este o mare galaxie mare, foarte masivă. Acum, când te uiți la tipurile de galaxii în care acestea tind să apară, descoperi că sunt întotdeauna în aceste galaxii mici, dezordonate, foarte neregulate, care au o masă foarte mică, care sunt foarte diferite de Calea Lactee. Și motivul pentru aceasta este că Calea Lactee are multe din ceea ce numim metale. Acum, când astronomii vorbesc despre metale, nu vom înțelege cu adevărat lucruri precum aluminiu sau fier sau lucruri de genul acesta. Cu adevărat ne referim la ceva mai greu decât hidrogenul sau heliul. Așadar, pentru a avea viață, trebuie să ai carbon și oxigen și lucruri de genul acesta sunt foarte rare în micile galaxii care au izbucniri de raze gamma. Și deci ceea ce îți dai seama când te uiți este că micile galaxii sunt vitale pentru a crea explozii de raze gamma, deoarece ceea ce ai nevoie, practic, sunt stele foarte masive care formează găuri negre și este mult mai ușor să faci asta în aceste mici galaxii care au foarte puține metale. Ceea ce înseamnă în esență este că, deși am avut în trecut, izbucnirile de raze gamma nu se întâmplă în galaxii ca la noi.
Fraser: Știu că unele cercetări recente ne arată unele regiuni care formează stele în galaxiile satelite din apropiere spre Calea Lactee, care construiesc stele care sunt de 50-80 de ori mai mari decât Soarele, la fel sunt acei candidați buni sau există ceva în legătură cu elemente mai grele?
Dr. Levan: Da, deci există ceva foarte specific în ceea ce privește elementele cele mai grele. Când aveți elemente mai grele într-o stea, aceasta afectează de fapt evoluția stelei foarte fundamental. Și deci ceea ce se întâmplă este că aceste elemente grele au ceea ce numim vânturi stelare; vânturi stelare destul de puternice. Și ce înseamnă acest lucru este că ele împing tot materialul care este în afara lor. Deci, deși își încep viața ca niște stele foarte masive, până la sfârșitul vieții, au pierdut de fapt o mare parte din acea masă, încât nu mai sunt suficient de masive pentru a forma găuri negre. Și deci formează aceste stele neutronice ca supernove normale. Așadar, există foarte puține îndoieli că aceste stele masive pe care le vezi și regiunile masive care formează stele pe care le vezi vor forma supernove, pentru că sunt mult mai departe, nu reprezintă o amenințare pentru noi. Și, din cauza vânturilor lor stelare, vor pierde atât de mult din masa lor încât nu pot face găuri negre și astfel nu vor putea face rafale gamma.
Fraser: Întrucât toate exploziile de raze gamma au fost observate de-a lungul Universului, este aproape ca o funcție a vârstei - în timp ce privești mai departe, te uiți înapoi în timp. Puneam izbucniri de raze gamma, dar nu se mai întâmplă.
Dr. Levan: Da, foarte mult. Evident, pe măsură ce stelele evoluează, îți faci prima generație de stele. Toate metalele, toți atomii pe care îi vezi în jurul tău, în corpul tău, în clădire și tot așa, sunt făcuți din explozii de supernove din trecut. Ei îmbogățesc tot ce este în jurul lor și apoi există o altă generație de stele care sunt făcute din asta, etc. Și, deci, când priviți înapoi în Univers, erau mai puține din aceste metale în jur și mai puțin din aceste elemente grele, și astfel Universul timpuriu este un loc mult mai promițător pentru a căuta explozii de raze gamma decât Universul așa cum îl vedem acum unde numai explozii de raze gamma au loc în micile galaxii unde nu a existat atâta formare de stele atât timp cât a existat pe Calea Lactee.
