Вибухи гамма-променів є одними з найпотужніших подій у Всесвіті, що запалюються, коли зірки вмирають під час масових вибухів або коли вони зливаються у… масових вибухах.
Коли ці бурхливі космічні вибухи відбуваються, вони діють, як космічні маяки, випускаючи промені якогось найяскравішого світла у Всесвіті, разом із потоком нейтрино, тих хитких, привидних частинок, які ковзають по всесвіту майже цілком непоміченими.
Зрозуміло, ви б не хотіли піддаватися одному з цих смертельних спалахів енергії, що смажать ДНК. Але фізики вважали, що вибухи гамма-променів небезпечні лише в тому випадку, якщо ви знаходитесь у вузькому шляху одного із струменів, що виходили від вибуху. На жаль, нове дослідження, оновлене в базі даних arXiv 29 листопада (але ще не проведене рецензування), свідчить про те, що ці виверження є поганими новинами навколо і можуть надсилати смертоносні промені під куди ширшим кутом, ніж вважалося раніше.
Заводи космічних гамма-променів
Протягом десятиліть астрономи виділили два види сплеску небесних гамма-променів (звані короткими GRB): довгі тривалістю понад 2 секунди (до декількох хвилин) та короткі тривалістю менше 2 секунд. Ми точно не впевнені, що викликає ГРБ у космосі, але вважається, що довгі утворюються, коли найбільші зірки у нашому Всесвіті відмирають під час вибухів наднової, залишаючи позаду нейтронні зірки чи чорні діри. Така катаклізмна смерть, як вивільнення сліпуче величезної кількості енергії у відносному спалаху, і вуаля! Вибухи гамма-променів.
З іншого боку, вважається, що короткі GRB походять від зовсім іншого механізму: злиття двох нейтронних зірок. Ці події не є настільки потужними, як їхні двоюрідні брати-супернові, але вони локально спричиняють пошкодження, щоб викликати спалах гамма-променів.
Всередині реактивного двигуна
Але все ж, коли нейтронні зірки стикаються, це потворна річ. Кожна нейтронна зірка важить в кілька разів більше маси земного сонця, але ця маса стискається в сферу не ширше типового міста. У момент удару між двома такими об’єктами вони люто орбітують один з одним на здоровій частці швидкості світла.
Далі, нейтронні зірки зливаються, утворюючи або більшу нейтронну зірку, або, якщо умови потрібні, чорну діру, залишаючи після себе слід руйнування та сміття попереднього катаклізму. Це кільце речовини обрушується на труп колишньої нейтронної зірки, утворюючи те, що відомо як аккреційний диск. У випадку новоствореної чорної діри цей диск подає монстра в серце купи уламків зі швидкістю газу до кількох сонців в секунду.
З усією енергією та матеріалом, що кружляє навколо і виливається в центр системи, складний (і погано зрозумілий) танець електричних і магнітних сил накручує матеріал і запускає струмені цієї речовини вгору і в сторону від серцевини, вздовж осі віджиму центрального об'єкта і в навколишню систему. Якщо ці струмені пробиваються, вони здаються гігантськими, короткими прожекторами, що відбігають від зіткнення. І коли трапляються ці прожектори на Землю, ми отримуємо імпульс гамма-променів.
Але ці реактивні літаки відносно вузькі, і доки ти не бачиш ГРБ вперед, це не повинно бути таким небезпечним, правда? Не так швидко.
Нейтрино фабрика
Виявляється, струмені формуються і віддаляються від місця злиття нейтронної зірки безладним, складним способом. Газові хмари скручуються і заплутуються одна над одною, а потоки випромінювання та матеріалу від центральної чорної діри не виходять акуратною та впорядкованою лінією.
Результат - повний, руйнівний хаос.
У новому дослідженні пара астрофізиків дослідила деталі цих систем після події зіткнення. Дослідники приділяли пильну увагу поведінці масивних хмарних газів, коли вони подорожують над собою в штампі, що живиться від втечуючих струменів.
Іноді ці газові хмари стикаються між собою, утворюючи ударні хвилі, здатні прискорювати та живити власні набори випромінювання та високоенергетичні частинки, відомі як космічні промені. Ці промені, складені з протонів та інших важких ядер, отримують достатню кількість енергії для прискорення майже до швидкості світла, тому вони можуть тимчасово зливатися, утворюючи екзотичні та рідкісні комбінації частинок, як піони.
Потім піони швидко розпадаються на зливи нейтрино, крихітних частинок, які заливають Всесвіт, але навряд чи взаємодіють з іншою речовиною. А оскільки ці нейтрино виробляються поза вузькою областю струменя, що вибухає далеко від самого GRB, їх можна побачити навіть тоді, коли ми не отримаємо повного вибуху гамма-променів.
Самі нейтрино є ознакою того, що люті, смертоносні ядерні реакції відбуваються далі від центру струменів. Ми ще не знаємо, наскільки точно поширюється небезпечна зона, але краще безпечно, ніж шкода.
Отже, підсумовуючи: Просто не ходіть ніде поблизу зіткнених нейтронних зірок.
Пол М. Саттер є астрофізиком вДержавний університет штату Огайо, господарЗапитайте космонавта іКосмічне радіо, і авторВаше місце у Всесвіті.
