Czy rozbłysk promieniowania gamma może zniszczyć życie na Ziemi?

Spośród wszystkich kosmicznych katastrof, które mogą wpłynąć na naszą planetę, atak promieniowania z rozbłysku gamma jest z pewnością jednym z najbardziej ekstremalnych. GRB, jak się je nazywa, są potężnymi zdarzeniami, które uwalniają ogromne ilości promieni gamma. Są to jedne z najbardziej śmiercionośnych znanych promieniowań. Gdyby ktoś znalazł się w pobliżu obiektu wytwarzającego promieniowanie gamma, natychmiast by go usmażył. Z pewnością rozbłysk promieniowania gamma może wpłynąć na DNA życia, powodując uszkodzenia genetyczne długo po jego zakończeniu. Gdyby coś takiego wydarzyło się w historii Ziemi, mogłoby to zmienić ewolucję życia na naszej planecie.

Dobra wiadomość jest taka, że ​​uderzenie Ziemi przez GRB jest dość mało prawdopodobnym wydarzeniem. Jest tak, ponieważ te wybuchy występują tak daleko, że szanse na odniesienie przez nich obrażeń są niewielkie. Mimo to są fascynującymi wydarzeniami, które przyciągają uwagę astronomów, kiedy tylko się pojawią.

Błyski gamma to gigantyczne eksplozje w odległych galaktykach, które wysyłają roje potężnie energetycznych promieni gamma. Gwiazdy, supernowe i inne obiekty w przestrzeni promieniują swoją energią w różnych formach światła, w tym również widzialnych światło, promieniowanie rentgenowskie, promienie gamma, fale radiowei neutrina, żeby wymienić tylko kilka. Impulsy gamma skupiają swoją energię na określonej długości fali. W rezultacie są jednymi z najpotężniejszych zdarzeń we wszechświecie, a wybuchy, które je powodują, są również dość jasne w świetle widzialnym.

Co powoduje GRB? Przez długi czas pozostawali dość tajemniczy. Są tak bystrzy, że początkowo ludzie myśleli, że mogą być bardzo blisko. Okazuje się, że wielu jest bardzo odległych, co oznacza, że ​​ich energie są dość wysokie.

Astronomowie wiedzą teraz, że stworzenie jednego z tych wybuchów wymaga czegoś bardzo dziwnego i masywnego. Mogą wystąpić, gdy dwa silnie namagnesowane obiekty, takie jak czarne dziury lub gwiazdy neutronowe zderzają się, ich pola magnetyczne łączą się. To działanie tworzy ogromne strumienie, które skupiają cząstki energetyczne i fotony wypływające z kolizji. Dysze rozciągają się na wiele lat świetlnych przestrzeni. Pomyśl o nich jak Star Trekpodobnie jak wybuchy fazerów, tylko o wiele potężniejsze i sięgające niemal kosmicznej skali.

Energia rozbłysku gamma jest skupiona wzdłuż wąskiej wiązki. Astronomowie twierdzą, że jest „skolimowany”. Kiedy supermasywna gwiazda zapada się, może ona wytworzyć trwały wybuch. Zderzenie dwóch czarnych dziur lub gwiazd neutronowych powoduje krótkotrwałe wybuchy. Co dziwne, krótkotrwałe wybuchy mogą być mniej skolimowane lub, w niektórych przypadkach, wcale słabo skoncentrowane. Astronomowie wciąż pracują nad wyjaśnieniem, dlaczego tak się dzieje.

Kolimacja energii wybuchu oznacza, że ​​znaczna jego część skupia się w wąską wiązkę. Jeśli Ziemia znajdzie się na linii wzroku zogniskowanego wybuchu, instrumenty natychmiast wykrywają GRB. W rzeczywistości generuje również jasny strumień światła widzialnego. Długotrwały GRB (trwający dłużej niż dwie sekundy) może wytworzyć (i skupić) tę samą ilość energii, która zostałaby wytworzona, gdyby 0,05% Słońca natychmiast zamieniło się w energię. To wielki podmuch!

Zrozumienie ogromu tego rodzaju energii jest trudne. Ale kiedy ta ilość energii jest wysyłana bezpośrednio z połowy wszechświata, może to być widoczne gołym okiem tutaj na Ziemi. Na szczęście większość GRB nie jest nam tak blisko.

Ogólnie rzecz biorąc, astronomowie wykrywają około jednego wybuchu dziennie. Jednak wykrywają tylko tych, którzy wysyłają promieniowanie w ogólnym kierunku Ziemi. A zatem astronomowie prawdopodobnie widzą tylko niewielki procent całkowitej liczby GRB, które występują we wszechświecie.

Rodzi to pytania o to, jak GRB (i obiekty, które je powodują) są rozmieszczone w przestrzeni. Opierają się one w dużej mierze na gęstości regionów formujących gwiazdy, a także na wieku zaangażowanej galaktyki (i być może również innych czynnikach). Chociaż większość zdaje się występować w odległych galaktykach, mogą się one zdarzyć w pobliskich galaktykach, a nawet w naszych własnych. GRB w Drodze Mlecznej wydają się jednak dość rzadkie.

Aktualne szacunki wskazują, że rozbłysk gamma nastąpi w naszej galaktyce lub w pobliskiej galaktyce mniej więcej raz na pięć milionów lat. Jest jednak całkiem prawdopodobne, że promieniowanie nie będzie miało wpływu na Ziemię. Musi się zdarzyć całkiem blisko nas, aby zadziałało.

Wszystko zależy od promienia. Nawet obiekty bardzo bliskie rozbłysku gamma mogą pozostać nienaruszone, jeśli nie znajdują się na ścieżce wiązki. Jednak jeśli obiekt jest na ścieżce wyniki mogą być druzgocące. Istnieją dowody sugerujące, że nieco pobliski GRB mógł wystąpić około 450 milionów lat temu, co mogło doprowadzić do masowego wyginięcia. Dowody na to są jednak nadal pobieżne.

Pobliska wiązka promieniowania gamma, emitowana bezpośrednio na Ziemię, jest mało prawdopodobna. Jeśli jednak tak się stanie, ilość obrażeń będzie zależeć od tego, jak blisko jest wybuchu. Zakładając, że jeden występuje w droga Mleczna galaktyka, ale bardzo daleko od naszego Układu Słonecznego, rzeczy mogą nie być takie złe. Jeśli dzieje się to stosunkowo blisko, zależy to od tego, ile wiązki przecina Ziemia.

Przy promieniowaniu gamma skierowanym bezpośrednio na Ziemię promieniowanie zniszczyłoby znaczną część naszej atmosfery, szczególnie warstwę ozonową. Fotony płynące z wybuchu spowodowałyby reakcje chemiczne prowadzące do smogu fotochemicznego. Spowodowałoby to dalsze wyczerpanie naszej ochrony promieniowanie kosmiczne. Są też śmiertelne dawki promieniowania, których doświadczyłoby życie na powierzchni. Efektem końcowym byłyby masowe wymieranie większości gatunków życia na naszej planecie.

Na szczęście prawdopodobieństwo statystyczne takiego zdarzenia jest niskie. Ziemia wydaje się być w obszarze galaktyki, w którym gwiazdy supermasywne są rzadkie, i dwójkowy systemy obiektów kompaktowych nie są niebezpiecznie blisko siebie. Nawet jeśli GRB wydarzy się w naszej galaktyce, prawdopodobieństwo, że zostanie skierowane wprost na nas, jest dość rzadkie.

Tak więc, podczas gdy GRB są jednymi z najpotężniejszych zdarzeń we wszechświecie, z mocą dewastowania życia na dowolnej planecie na swojej drodze, jesteśmy ogólnie bardzo bezpieczni.

Astronomowie obserwują GRB na orbitujących statkach kosmicznych, takich jak misja FERMI. Śledzi każdy promień gamma emitowany ze źródeł kosmicznych, zarówno w naszej galaktyce, jak i w odległych przestrzeniach kosmicznych. Służy również jako rodzaj „wczesnego ostrzegania” o nadchodzących seriach oraz mierzy ich intensywność i lokalizację.

Edytowane i zaktualizowane przez Carolyn Collins Petersen.