Umělecký dojem výbuchu paprsku gama explodujícího poblíž Země. Klikni pro zvětšení.
Žijeme v nebezpečném vesmíru. Nyní přidejte do seznamu výbuchy gama paprsků - ty nejsilnější exploze ve vesmíru. I 10 sekund radiace z jedné z těchto událostí by byla smrtelnou překážkou pro život na Zemi. Než začnete hledat další planetu, na které bude žít, je zde Dr. Andrew Levan z University of Hertforshire, aby vysvětlil pravděpodobnost blízkého výbuchu. Vypadá to, že šance jsou v náš prospěch.
Poslechněte si rozhovor: Jsme v bezpečí před gama záblesky (6,0 MB)
Nebo si objednejte podcast: universetoday.com/audio.xml
Co je podcast?
Fraser Cain: Nyní se chci naučit, jak jsem v bezpečí před výbuchem paprsků gama, ale nejdřív můžete vysvětlit, jaké jsou tyto výbuchy?
Dr. Andrew Levan: Záblesky paprsků gama byly pro většinu posledních 30 let opravdu záhadou. Poprvé je objevili v roce 1967 satelity, které byly vypuštěny za účelem hledání důkazů o jaderných zkouškách probíhajících ve vesmíru. Takže v šedesátých letech se na obou stranách - Rusech a Američanech - obávalo, že se obáváme, že protivník může zkoušet jaderné zbraně někde ve vesmíru. A tak existovala smlouva o zákazu zkoušek, která to zakázala, a poté byly vypuštěny různé satelity, aby bylo možné zjistit podpis těchto testů. A tyto testy by daly podpis, který by byl výbuchem gama paprsků. A tak byly vypuštěny satelity, které to hledaly. Vlastně nikdy neviděli žádné gama paprsky z jaderných testů, ale zjistili, že tyto velmi jasné exploze se neděly nikde ve Sluneční soustavě. Nebylo spojeno s ničím, co se dělo, což bylo zřejmé; ne ve skutečnosti Měsíc ani žádná z planet nebo něco podobného. To byly první objevené gama paprsky.
Po většinu následujících 20 nebo 30 let to bylo opravdu vše, co jsme o nich věděli; tyto podivné nevysvětlitelné záblesky vysokoenergetického záření. Toto je světlo s vlnovými délkami mnohem kratšími než rentgenové paprsky, které lékařské snímky používají. A díky tomu bylo velmi obtížné je určit. Takže jsme opravdu nevěděli, kde jsou, ať už jsou kdekoli u nás, nebo zda jsou daleko. A na konci 90. let se nám nakonec podařilo určit jejich původ optickými emisemi, normálním světlem a to ukázalo, že se jednalo o neuvěřitelně jasné exploze, které se odehrávají ve vzdáleném vesmíru, takže mluvíte o tom, že se podíváte zpět jen na několik stovek milionů let po Velkém třesku - 95% cesty zpět ve věku vesmíru.
A tak to byl první průlom. A během několika příštích let se zjistilo, že tyto výbuchy gama paprsků byly vlastně způsobeny kolapsem velmi masivní hvězdy. Takže když mluvíte velmi masivně, mluvíte 20-30krát tak těžce jako Slunce. A co se stane s těmito hvězdami, je to, že spálí nebo roztaví vodík do těžších prvků na jejich jádrech. A nakonec se tento proces zastaví, upadnou do sebe, vytvoří černou díru a je to ten proces, který vytváří prasknutí gama paprsku.
Fraser: To zní velmi podobně jako v případě výbuchu supernovy. Jaký je rozdíl?
Dr. Levan: Dobře, mnoho výbuchů gama paprsků je výbuch supernovy. Jsou tedy jen podmnožinou supernovy. Supernova se stane, když hvězdy, které jsou hmotnější než osminásobek hmoty Slunce, dojde jaderné palivo a kolaps, ale většinou tvoří neutronovou hvězdu spíše než černou díru. Nyní je neutronová hvězda jen o něco méně extrémním objektem, ale stále je velmi extrémní. A tak to je víceméně hmota Slunce, ale zhroutil se do oblasti, která je vzdálena pouhých 10 mil. Ale co se stane, je to, že skutečně dostanete mnohem méně energie. A když tedy máte tyto velmi masivní hvězdy, které se stanou záblesky gama paprsků, energie z těchto paprsků gama je vypuštěna v proudu. Je to jako hadička směřující přímo na vás a v podstatě jde z pólu hvězdy na obou koncích. Osvětluje oblohu jako velmi jasný zdroj. Osvětluje však možná jen několik procent oblohy. A to je místo, kde jsou emitovány paprsky gama, a to způsobuje výbuch paprsku gama. A jen několik typů supernovy jsou ty, které vytvářejí černé díry a nezbytné podmínky pro vytvoření trysky jsou ty, které vytvářejí prasknutí gama paprsku. A pak výbuchy gama paprsků jsou mnohem jasnější než normální supernovy, které vidíme.
Fraser: A být blízko, je to docela nebezpečné místo. Jak je to riskantní a jak daleko je sféra ničení?
Dr. Levan: Lidé mluví o supernovových a mluví o výbuchu paprsků gama jako o nebezpečnosti pro Zemi. Pro supernovu to musí být velmi blízko; musí to být asi 10 parseců od nás (nebo 30 světelných let). V tom opravdu není moc hvězd. Díky výbuchům gama paprsků je nyní mnohem jasnější, že od nás může být 30 nebo 40 000 světelných let. Takže to je na půl galaxie. Pokud by někdo odešel uprostřed galaxie a zasáhl by Zemi, bylo by to pro nás neuvěřitelně nebezpečné. Protože by se stalo, že by nás vysoké energetické záření zasáhlo, ionizovalo by vysokou atmosféru a vytvořilo by spoustu nových, docela ošklivých oxidů dusíku, které by vytvořily kyselý déšť. Zničilo by to ozonovou vrstvu a zároveň by sprchovalo stranu Země, která je proti němu, neuvěřitelně vysokou dávkou ultrafialového záření.
Fraser: Pokud jeden z nich zmizí ve vaší galaxii, je to obrovská překážka na celý život. Nedokážu si představit mnoho, co by to vydrželo, kromě mikrobiálního života v podzemí.
Dr. Levan: Ano, rozhodně ano. Dopad pro nás je, že byste měli poněkud paradoxní situaci, že oxidy dusíku, které byly vytvořeny v atmosféře, by skutečně mohly optické světlo blokovat, takže byste měli globální chlazení. Měli byste problémy s fotosyntézou rostlin a podobně. Ale zároveň, protože máte zničenou ozónovou vrstvu, byste měli vysoký tok ultrafialového světla, který by skutečně poškodil jakýkoli život, který by se s ním setkal. A tak by to drasticky ovlivnilo proces evoluce. To, zda by bylo možné, abychom se dostatečně vyvíjeli, abychom to prožili, je velmi nepravděpodobné.
Fraser: Myslí si vědci, že je to v minulosti za nějaké vyhynulé události?
Dr. Levan: O tom se hodně debatovalo. Zjevně nejvíc mluvené o vymření je to dinosaurů a mnoho lidí nyní věří, že to byl pravděpodobně asteroid zasažený mimo Zemi nebo něco podobného. Asi před 400 miliony let došlo k vyhynutí, o kterém lidé hovořili o tom, že pravděpodobně došlo k výbuchu paprsků gama. Je zřejmé, že je velmi nejisté, když se ohlédnete zpět a snažíte se prohlédnout fosilním záznamem, ale určitě se o nich mluvilo o záblescích gama paprsků, protože jsou méně časté než supernova, mohou vás ovlivnit tak velkým svazek Země, o kterém lidé hovořili o minulých vyhynutích způsobených výbuchy gama paprsků.
Fraser: Dobře, teď mi byly zaslány dobré zprávy. Polož to na mě.
Dr. Levan: To, co jsme udělali, je studovat spoustu těchto výbuchů, asi 40 z nich. Nyní se jedná o výbuchy gama paprsků, které si můžete odpočinout, jsou tak daleko, že je skutečně těžké je vidět iu největších dalekohledů na světě. Co od nich ale můžeme studovat, je typ galaxie, ve které se stávají. Mléčná dráha, která je naší galaxií, se tedy nazývá spirála velkého designu. Je to velká, velmi masivní galaxie. Nyní, když se podíváte na typy galaxií, ve kterých se tyto tendence vyskytují, zjistíte, že jsou vždy v těchto malých, chaotických, velmi nepravidelných galaxiích, které mají velmi nízkou hmotnost, které se velmi liší od Mléčné dráhy. A důvodem je to, že Mléčná dráha má spoustu toho, čemu říkáme kovy. Když astronomové hovoří o kovech, nemyslíme opravdu věci jako hliník nebo železo nebo podobné věci. Máme na mysli něco těžšího než vodík nebo helium. A tak, abyste měli život, musíte mít uhlík a kyslík a podobné věci, které jsou velmi vzácné v malých galaxiích, kde dochází k výbuchu gama paprsků. A tak si uvědomíte, že když se podíváte na to, je to, že malé galaxie jsou životně důležité pro vytváření výbuchů paprsků gama, protože to, co potřebujete, jsou v podstatě velmi hmotné hvězdy, které tvoří černé díry, a je mnohem snazší to udělat v těchto malých galaxiích, které mají velmi málo kovy. A to v podstatě znamená, že ačkoli jsme to v minulosti měli, paprsky gama paprsků se v galaxiích, jako jsou ty naše, nedochází.
Fraser: Vím, že nedávný výzkum nám ukazuje některé oblasti vytvářející hvězdy v blízkých satelitních galaxiích na Mléčné dráze, které vytvářejí hvězdy, které jsou 50-80krát větší než hmotnost Slunce, takže jsou to ti dobří kandidáti nebo existuje něco o těžší prvky?
Dr. Levan: Ano, takže o těžších prvcích je něco velmi specifického. Když máte ve hvězdě těžší prvky, ve skutečnosti to podstatně ovlivňuje vývoj hvězdy. A tak se stane, že tyto těžké prvky mají to, čemu říkáme hvězdné větry; docela silné hvězdné větry. A to znamená, že vytlačí veškerý materiál, který je mimo ně. Takže ačkoli začínají svůj život jako velmi hmotné hvězdy, v době, kdy končí jejich život, ve skutečnosti ztratili většinu této hmoty, že už nejsou dostatečně masivní, aby vytvořili černé díry. A tak tyto neutronové hvězdy skutečně tvoří jako normální supernovy. Není tedy pochyb o tom, že tyto masivní hvězdy, které vidíte, a masivní oblasti tvořící hvězdy, které vidíte, budou tvořit supernovy, protože jsou daleko dále, nejsou pro nás hrozbou. A díky svým hvězdným větrům ztratí tolik své hmoty, že nedokážou vytvořit černé díry, a tak nemohou způsobit výbuchy gama paprsků.
Fraser: Protože všechny záblesky gama paprsků byly vidět po celém vesmíru, je to skoro jako funkce věku - jak se díváte dále, díváte se zpět v čase. Měli jsme gama paprsky, ale prostě se už nedějí.
Dr. Levan: Ano, moc. Je zřejmé, že s vývojem hvězd vytvoříte svou první generaci hvězd. Všechny kovy, všechny atomy, které vidíte kolem sebe, ve vašem těle, v budově a všechno podobné, jsou vyrobeny z explozí supernovy v minulosti. Obohacují všechno kolem sebe a pak je tu další generace hvězd, které jsou z toho vyrobeny, atd. A tak když se ohlédnete zpět do vesmíru, bylo kolem těchto kovů méně a méně z těchto těžkých prvků, a tak raný vesmír je mnohem slibnějším místem, kde hledat výbuchy paprsků gama než vesmír, jak jej nyní vidíme kde se v malých galaxiích vyskytují jen záblesky gama paprsků, kde tolik hvězdných útvarů nebylo tak dlouho, jako v Mléčné dráze.
