Враження художника від вибуху гамма-випромінювання вибухає біля Землі. Натисніть, щоб збільшити
Ми живемо в небезпечному Всесвіті. Тепер додайте до списку сплески гамма-випромінювань - найпотужніші вибухи у Всесвіті. Навіть 10 секунд випромінювання від однієї з цих подій було б смертельним наслідком для життя на Землі. Перш ніж почати шукати іншу планету, на якій можна жити, доктор Ендрю Леван з Університету Гертфоршира тут, щоб пояснити можливості вибуху поблизу. Схоже, шанси на нашу користь.
Слухайте інтерв'ю: Ми захищені від гамма-рейсів (6,0 МБ)
Або підпишіться на Podcast: universetoday.com/audio.xml
Що таке подкаст?
Фрейзер Кейн: Зараз я хочу дізнатися, наскільки я безпечний від сплеску гамма-променів, але спочатку ви можете дати пояснити, що це за вибухи?
Доктор Ендрю Леван: Вибухи гамма-променів були справді загадкою протягом більшої частини останніх 30 років. Їх вперше виявили в 1967 році супутники, які були запущені для пошуку свідчень ядерних випробувань, що відбуваються в космосі. Тож у 1960-х роках були побоювання обох сторін - росіян та американців, - ми переживаємо, що протилежна сторона може випробовувати ядерну зброю десь у космосі. І тому був укладений договір про заборону випробувань, який забороняв це, і тоді були запущені різні супутники, щоб мати можливість виявити підпис цих випробувань. І ці тести дали б підпис, що це було б спалахом гамма-променів. І тому супутники були запущені для пошуку цього. Вони ніколи не бачили жодних гамма-променів від ядерних випробувань, але те, що вони виявили, були ці дуже яскраві вибухи, які не відбувалися ніде у Сонячній системі. Не пов’язане ні з чим, що відбувалося, що було очевидним; насправді Місяць чи будь-яка планета чи щось подібне. І ось це були перші виявлені сплески гамма-променів.
Більшість наступних 20 чи 30 років це було насправді все, що ми знали про них; ці дивні незрозумілі спалахи високоенергетичного випромінювання. Це світло з довжиною хвилі, значно коротшою, ніж рентгенівські промені, якими користуються медичні знімки. І їм було дуже важко через це точно визначити їх. Тож ми справді не знали, де вони були, чи були вони десь поблизу від нас, чи були вони далеко. І тоді, наприкінці 1990-х, нарешті нам вдалося чітко визначити їх походження оптичними випромінюваннями, нормальним світлом, і це показало, що вони були неймовірно яскравими вибухами, які трапляються в далекому Всесвіті, тому ви говорите про те, щоб повернутися назад лише до кілька сотень мільйонів років після Великого вибуху - 95% шляху назад через епоху Всесвіту.
І так, це був такий собі перший прорив. А потім протягом наступних кількох років було зрозуміло, що ці сплески гамма-променів насправді були спричинені крахом дуже масивної зірки. Отже, коли ви говорите дуже масово, ви насправді говорите про 20-30 разів важче, ніж Сонце. І те, що відбувається з цими зірками, - це те, що вони спалюють або сплавляють водень у більш важкі елементи на своїх ядрах. І з часом цей процес припиняється, вони потрапляють у себе, утворюють чорну діру, і саме цей процес створює вибух гамма-променів.
Фрейзер: Це звучить дуже схоже на процес вибуху наднової. Отже, яка різниця?
Доктор Леван: Дійсно, багато вибухів гамма-променів - це вибухи наднової. Отже, вони є лише підмножиною наднових. Супернові трапляються, коли зірки більш масивні, що в 8 разів перевищують масу Сонця, закінчуються ядерним паливом і розпадаються, але більшу частину часу вони утворюють нейтронну зірку, а не чорну діру. Зараз нейтронна зірка є лише трохи менш крайнім об’єктом, але все ще дуже екстремальною. І отже, це більша чи менша маса Сонця, але обвалилася на регіон лише 10 миль. Але що там відбувається, це те, що ви насправді отримуєте набагато менше енергії. І тому, коли у вас є ці дуже масивні зірки, які стають сплесками гамма-променів, енергія від цих гамма-променів запускається струменем. Так це, як шланг, спрямований прямо на вас, і він в основному виходить на полюси зірки на будь-якому кінці. Він освітлює небо як дуже яскраве джерело. Але це лише освітлює, можливо, кілька відсотків неба. І саме тут випромінюються гамма-промені, і саме це вибухає гамма-промінь. І лише кілька типів наднових - це ті, що створюють і чорні діри, і необхідні умови для створення струменя - це ті, що створюють вибух гамма-променів. І тоді сплески гамма-променів набагато яскравіші, ніж звичайні наднови, які ми бачимо.
Фрейзер: І бути поруч із цим досить небезпечним місцем. Наскільки це ризиковано і наскільки далека сфера руйнування?
Доктор Леван: Люди говорять про наднові, і вони говорять про вибухи гамма-променів як небезпечні для Землі. Для наднової вона справді повинна бути дуже близькою; воно повинно знаходитися в межах приблизно 10 парсек (або 30 світлових років). У цьому насправді не дуже багато зірок. Зараз вибухи гамма-променів настільки світліші, що це може бути за 30 або 40 000 світлових років від нас. Так що на півдорозі галактики. Якби хтось відійшов у центрі галактики і потрапив на Землю, то це було б для нас надзвичайно небезпечно. Тому що, що трапиться, це би високоенергетичне випромінювання, яке вразило б нас, іонізувало б високу атмосферу і створило б багато нових, досить неприємних оксидів азоту, які створили б кислотний дощ. Це знищило б озоновий шар, і в той же час змусить сторону Землі, звернену до нього, неймовірно високою дозою ультрафіолетового випромінювання.
Фрейзер: Якщо одне з них згасне у вашій галактиці, це величезна невдача для життя. Я не уявляю багато того, що могло б протистояти цьому, окрім мікробного життя під землею.
Доктор Леван: Так, абсолютно так і є. Вплив на нас полягає в тому, що у вас складеться досить парадоксальна ситуація, коли оксиди азоту, які були створені в атмосфері, можуть насправді блокувати оптичне світло, тож у вас буде глобальне охолодження. У вас будуть проблеми з фотосинтезуванням рослин і подібними подібними матеріалами. Але в той же час, оскільки озоновий шар руйнується, у вас буде високий потік ультрафіолетового світла, який справді може завдати шкоди будь-якому життю, що стикається з ним. І тому це кардинально вплине на процес еволюції. Чи вдасться нам розвинутися достатньо, щоб пережити це, малоймовірно.
Фрейзер: Чи вважають вчені, що відповідальні за якісь події вимирання в минулому?
Доктор Леван: Про це було багато дискусій. Очевидно, що найбільше говорили про вимирання - це динозаври, і багато людей зараз вважають, що це був, мабуть, астероїд, який потрапив за межі Землі, чи щось подібне. Близько 400 мільйонів років тому, безумовно, була подія вимирання, про яку люди говорили, можливо, через вибух гамма-променів. Очевидно, що це дуже невизначено, коли ти озираєшся назад і намагаєшся оглянути рекорд викопних копалин, але, безумовно, про вибухи гамма-променів говорили через те, що вони рідше, ніж наднові, вони можуть впливати на тебе настільки великим об'єм Землі, про яку люди говорили про минулі вимирання через спалах гамма-променів.
Фрейзер: Гаразд, зараз мені обіцяли хороші новини. Поклади на мене.
Доктор Леван: Те, що ми зробили, - це вивчення багатьох цих сплесків, близько 40 з них. Тепер це вибухи гамма-випромінювань, на яких можна розслабитися, вони настільки далеко, що їх насправді важко побачити навіть із найбільшими телескопами у світі. Але те, що ми можемо вивчити з них, - це тип галактики, в якій вони відбуваються. І тому Чумацький Шлях, що є нашою галактикою, називають грандіозною дизайнерською спіраллю. Це велика, дуже масивна галактика. Тепер, коли ви дивитесь на типи галактик, в яких вони мають місце, ви виявляєте, що вони завжди в цих маленьких, безладному, дуже нерегулярних галактиках, що мають дуже малу масу, що дуже не схоже на Чумацький Шлях. І причина цього в тому, що Чумацький Шлях має багато того, що ми називаємо металами. Зараз, коли астрономи говорять про метали, ми не маємо на увазі такі речі, як алюміній або залізо, або подібні речі. Ми дійсно маємо на увазі щось важче, ніж водень чи гелій. І для того, щоб мати життя, ви повинні мати вуглець і кисень і подібні речі, які є дуже рідкісними у маленьких галактиках, у яких вибухають гамма-випромінювання. І тому, що ви розумієте, дивлячись на це, це те, що маленькі галактики мають життєво важливе значення для створення вибухів гамма-променів, тому що, в основному, вам потрібні дуже масивні зірки, які утворюють чорні діри, і це набагато простіше зробити це в цих маленьких галактиках, у яких дуже мало метали. І що це по суті означає, що хоч у нас це було раніше, вибухи гамма-променів просто не трапляються в галактиках, як наша власна.
Фрейзер: Я знаю, що недавні дослідження показують, що у сусідніх галактик супутників до Чумацького Шляху утворюються зірки, які створюють зірки, що в 50-80 разів перевищують масу Сонця, тому вони є хорошими кандидатами чи є щось про важчі елементи?
Доктор Леван: Так, у важчих елементах є щось дуже специфічне. Коли у вас є більш важкі елементи в зірці, це насправді впливає на еволюцію зірки дуже принципово. І тому, що трапляється, це те, що у цих важких стихій є те, що ми називаємо зоряними вітрами; досить сильні зоряні вітри. І це означає, що вони відштовхують весь матеріал, що знаходиться поза ними. Тож, хоча вони починають своє життя як дуже масивні зірки, до кінця життя вони фактично втратили велику частину цієї маси, що вже не є достатньо масовою, щоб утворити чорні діри. І тому вони насправді утворюють ці нейтронні зірки як звичайні наднови. Тож у нас є дуже мало сумнівів, що ці масивні зірки, які ви бачите, і ті масивні зірки, які ви бачите, утворюватимуть наднови, оскільки вони знаходяться набагато далі, вони не загрожують нам. А через їх зоряний вітер вони втратять стільки своєї маси, що не зможуть зробити чорні діри, і тому не зможуть робити сплески гамма-променів.
Фрейзер: Оскільки всі вибухи гамма-променів були помічені у Всесвіті, чи це майже як функція віку - якщо ви дивитесь далі, ви озираєтеся назад у часі. У нас раніше бували гамма-випромінювання, але вони більше не трапляються.
Доктор Леван: Так, дуже. Очевидно, що зірки розвиваються, ви робите своє перше покоління зірок. Усі метали, усі атоми, які ви бачите навколо себе, у своєму тілі, у будівлі, і все подібне, були зроблені від вибухів наднової в минулому. Вони збагачують усе навколо них, а потім з’являється ще одне покоління зірок, які робляться з цього тощо. Отже, коли ви озираєтесь до Всесвіту, навколо цих металів було менше, і менше цих важких елементів, і тому ранній Всесвіт є набагато перспективнішим місцем пошуку вибухів гамма-променів, ніж Всесвіт, як ми його бачимо зараз де тільки вибухи гамма-променів відбуваються в маленьких галактиках, де так довго не було сформованих зірок, як це було в Чумацькому Шляху.
