Kunstniku mulje Maa lähedal plahvatavast gammakiirgusest. Pilt suuremalt.
Me elame ohtlikus universumis. Nüüd lisage loendisse gammakiirguspursked - need on universumi võimsaimad plahvatused. Isegi 10 sekundi kiirgus ühest sellisest sündmusest oleks elu Maal surmav tagasilöök. Enne kui hakkate otsima teist planeeti, kus elada, on dr Andrew Levan Hertforshire ülikoolist siin lähedal asuva plahvatuse tõenäosuste selgitamiseks. Paistab, et koefitsiendid on meie kasuks.
Kuulake intervjuud: Oleme turvalised gammakiirte eest (6,0 MB)
Või tellige Podcast: universetoday.com/audio.xml
Mis on Podcast?
Fraser Cain: Nüüd tahan teada saada, kui turvaline olen gammakiirguse purunemiste eest, kuid kõigepealt saate selgitada seletajale, mis need plahvatused endast kujutavad?
Dr Andrew Levan: gammakiirguse purunemised olid viimase 30 aasta jooksul tõesti palju saladusi. Neid avastasid esmakordselt 1967. aastal satelliidid, mis käivitati kosmoses toimuvate tuumakatsetuste tõendite otsimiseks. Nii et 1960. aastatel valmistasid muret mõlemad pooled - venelased ja ameeriklased -, oleme mures, et vastaspool võib katsetada tuumarelvi kuskil kosmoses. Ja nii sõlmiti testikeelu leping, mis selle keelas, ja seejärel käivitati mitmesugused satelliidid, et tuvastada nende testide allkiri. Ja need testid oleksid andnud allkirja, mis oleks olnud gammakiirte purunemine. Ja nii käivitati satelliidid selle otsimiseks. Nad ei näinud kunagi tuumakatsetustest ühtegi gammakiirt, kuid nad leidsid need väga eredad plahvatused, mis Päikesesüsteemis kuskil aset ei leidnud. Ei seostata millegi toimuvaga, mis oli ilmne; tegelikult mitte Kuu ega ükski planeet ega midagi sellist. Ja nii olid need esimesed avastatud gammakiirguse purunemised.
Järgmise 20 või 30 aasta jooksul oli see tegelikult kõik, mida me nende kohta teadsime; need kummalised seletamatud kõrge energiakiirguse välgud. See on valgus, mille lainepikkus on palju lühem kui röntgenikiirgus, mida meditsiinilised pildid kasutavad. Ja neil oli väga raske neid täpselt kindlaks teha. Nii et me ei teadnud tegelikult, kus nad asuvad, kas nad olid kuskil meie lähedal või olid nad kaugel. Ja siis 1990ndate lõpus õnnestus meil lõpuks nende päritolu täpsustada optilise kiirguse, normaalse valguse abil ja see näitas, et need olid uskumatult eredad plahvatused, mis juhtuvad kauges universumis, nii et räägite sellest, et vaatate tagasi vaid paarsada miljonit aastat pärast Suurt Pauku - 95% tagasiteest läbi Universumi ajastu.
Ja nii, see oli omamoodi esimene läbimurre. Ja siis järgmise paari aasta jooksul saadi aru, et need gammakiirguse purunemised olid tegelikult põhjustatud väga massiivse tähe kokkuvarisemisest. Nii et kui räägite väga massiliselt, räägite te tegelikult 20–30 korda raskemalt kui Päike. Ja mis juhtub nende tähtedega, on see, et nad põlevad või sulatavad vesiniku südamiku raskemateks elementideks. Ja lõpuks see protsess peatub, nad kukuvad iseenesest, moodustavad musta augu ja just see protsess tekitab gammakiirguse purunemise.
Fraser: See kõlab väga sarnaselt supernoova plahvatuse protsessiga. Mis siis vahet on?
Dr Levan: Noh, paljud gammakiirguse purunemised on supernoova plahvatused. Seega on nad vaid supernoova alamhulk. Supernoovad juhtuvad siis, kui tuumakütuse otsa saavad ja varisevad Päikese massist 8 korda suuremad tähed, kuid enamasti moodustavad nad musta augu asemel neutronitähe. Nüüd on neutronitäht veidi vähem ekstreemne objekt, kuid see on siiski väga ekstreemne. Ja seega on see enam-vähem Päikese mass, kuid varises kokku piirkonda, mille ristmik oli vaid 10 miili. Kuid juhtub see, et tegelikult kulub palju vähem energiat. Ja kui teil on need väga massiivsed tähed, mis muutuvad gammakiirguse purunemisteks, siis nende gammakiirte energia käivitatakse joaga. Nii et see on nagu voolik, mida suunatakse otse teie poole ja see läheb põhimõtteliselt välja mõlema otsa tähe poolustest. See valgustab taevast kui väga heledat allikat. Kuid see valgustab ainult mõnda protsenti taevast. Ja just seal kiirgavad gammakiired ja see paneb gammakiirguse purskama. Ja ainult mõned supernova tüübid, mis tekitavad nii mustad augud kui ka reaktiivjoa loomiseks vajalikud tingimused, tekitavad gammakiirguse purunemise. Ja siis on gammakiirguspursked palju eredamad kui tavalised supernoovad, mida me näeme.
Fraser: Ja nende läheduses olemine on üsna ohtlik koht. Kui riskantne see on ja kui kaugel on hävitamise sfäär?
Dr Levan: Inimesed räägivad supernoovadest ja gammakiirguse purunemistest kui Maale ohtlikest. Supernoova jaoks peab see tõesti olema väga lähedal; see peab jääma meist umbes 10 parsi (või 30 valgusaasta) piiresse. Selles pole tegelikult väga palju tähti. Nüüd on gammakiirguspursked nii palju helendavad, et need võiksid meist 30 või 40 000 valgusaasta kaugusel olla. Nii et see on pool galaktikat poolel teel. Kui keegi läheks galaktika keskele ja see tabaks Maad, oleks see meie jaoks uskumatult ohtlik asi. Kuna juhtuks see, et meid tabav kõrge energiakiirgus ioniseeriks kõrge atmosfääri ja tekitaks palju uusi, üsna vastikuid lämmastikoksiide, mis tekitaksid happevihmasid. See hävitaks osoonikihi ja samal ajal dušši all olev Maa külg oleks uskumatult suure ultraviolettkiirguse annusega.
Fraser: kui mõni neist teie galaktikas kustub, on see kogu elu jaoks suur tagasilöök. Ma ei kujuta ette palju, mis sellele vastu peaks, peale maa-aluse mikroobide elu.
Dr Levan: Jah, absoluutselt, tõesti. Mõju meile on see, et teil on üsna paradoksaalne olukord, kus atmosfääris tekkinud lämmastikoksiidid võivad optilise valguse tegelikult blokeerida, nii et teil oleks globaalne jahutus. Teil oleks probleeme taimede fotosünteesimisega ja muu sellisega. Kuid samal ajal, kui teie osoonikiht hävitatakse, oleks teil ultraviolettvalguse suur voog, mis kahjustaks tõesti iga elu, kes sellega kokku puutus. Ja nii mõjutaks see evolutsiooniprotsessi drastiliselt. Kas meil oleks võimalik piisavalt läbi elada, et läbi elada, on väga ebatõenäoline.
Fraser: Kas teadlased arvavad, et see on vastutav mõne väljasuremise sündmuse eest minevikus?
Dr Levan: Selle üle on palju arutletud. Ilmselt on väljasuremisest enim räägitud dinosaurustest ja paljud inimesed usuvad nüüd, et see oli tõenäoliselt Maa seest välja löödud asteroid või midagi sellist. Kindlasti oli umbes 400 miljonit aastat tagasi väljasuremisüritus, millest inimesed rääkisid, et see võib olla tingitud gammakiirguse purunemisest. Ilmselt on see väga ebakindel, kui vaadata tagasi fossiilide registrisse, kuid kindlasti on gammakiirguse purunemistest räägitud seetõttu, et need on vähem levinud kui supernoova, võivad need teid mõjutada nii suurel kohal maapinnale, mida inimesed on rääkinud sellest, et varasemad väljasuremised on tingitud gammakiirguse purunemistest.
Fraser: Olgu, nüüd on mulle tõotatud häid uudiseid. Pange see mulle peale.
Dr Levan: See, mida me oleme teinud, on paljude nende purunemiste uurimine, neist umbes 40. Need on gammakiirguspursked, mille abil saate lõõgastuda. Need on nii kaugel, et isegi maailma suurimate teleskoopidega on neid keeruline näha. Kuid mida me saame neilt uurida, on galaktikate tüüp, milles nad toimuvad. Ja nii Linnuteed, mis on meie galaktika, nimetatakse suurejooneliseks spiraaliks. See on suur suur, väga massiivne galaktika. Kui vaatate galaktikate tüüpe, milles need tavaliselt esinevad, siis leiate, et nad asuvad alati väikestes räpasetes, väga ebakorrapärastes galaktikates, mille mass on väga väike ja mis on Linnuteele väga erinevad. Ja selle põhjus on see, et Linnuteel on palju seda, mida me nimetame metallideks. Kui astronoomid räägivad metallidest, ei pea me tegelikult silmas selliseid asju nagu alumiinium või raud või selliseid. Peame tegelikult silmas kõike raskemat kui vesinik või heelium. Ja nii et elu saamiseks peab teil olema süsinikku ja hapnikku ning selliseid asju, mis on väga haruldased väikestes galaktikates, kus gammakiirgus puruneb. Ja kui te seda vaatate, saate aru, et väikesed galaktikad on gammakiirguse purunemiste tekitamiseks üliolulised, kuna põhimõtteliselt vajate väga massiivseid tähti, mis moodustavad mustad augud, ja nendes väikestes galaktikates, kus on väga vähe neid, on seda palju lihtsam teha metallid. Ja see tähendab sisuliselt seda, et kuigi meil on seda varem olnud, ei juhtu gammakiirguse purunemist just sellistes galaktikates nagu meie oma.
Fraser: Ma tean, et mõned hiljutised uuringud näitavad meile Linnutee lähedastes satelliitgalaktikates mõnda tähte moodustavat piirkonda, mis ehitavad tähti, mis on Päikese massist 50–80 korda suuremad, nagu ka need head kandidaadid või on siin midagi raskemad elemendid?
Dr Levan: Jah, nii et raskemate elementide osas on midagi väga konkreetset. Kui teil on tähes raskemaid elemente, mõjutab see tähe arengut väga põhimõtteliselt. Ja mis juhtub, on see, et nendel rasketel elementidel on nn tähetuul; üsna tugev tähetuul. Ja see tähendab, et nad lükkavad kogu materjali välja, mis on väljaspool neid. Ehkki nad alustavad oma elu väga massiivsete tähtedena, on nad oma elu lõppedes kaotanud suure osa sellest massist, et nad pole enam piisavalt massiivsed, et moodustada mustaid auke. Ja nii moodustavad nad tegelikult need neutrontähed tavaliste supernoovadena. Seega on väga vähe kahtlust, et need massiivsed tähed, mida te näete, ja massiivsed tähekujulised piirkonnad, mida näete, moodustavad supernoovad, kuna nad asuvad palju kaugemal, nad ei kujuta meile mingit ohtu. Ja nende tähetuulte tõttu kaotavad nad oma massist nii palju, et ei saa teha mustaid auke ja seetõttu ei saa nad teha gammakiirte purunemisi.
Fraser: Kuna kõiki gammakiirguse purunemisi on nähtud kogu universumis, on see peaaegu nagu vanuse funktsioon - kaugemale vaadates vaatate ajas tagasi. Kunagi olid gammakiirguspursked, kuid neid lihtsalt ei toimu enam.
Dr Levan: Jah, väga. On selge, et tähtede arenedes teete oma esimese tähtede põlvkonna. Kõik metallid, kõik aatomid, mida näete enda ümber, oma kehas, hoones ja kõik muu selline, on valmistatud mineviku supernoova plahvatustest. Nad rikastavad kõike enda ümber ja siis on veel üks tähtede põlvkond, mis sellest tehakse, ja nii edasi. Ja nii kui Universumisse tagasi vaadata, oli ümberringi neid metalle vähem ja neid raskeid elemente vähem ning seega on varajane Universum palju lootustandvam koht gammakiirguse purunemiste otsimiseks kui Universum, nagu me seda praegu näeme kus väikestes galaktikates esinevad ainult gammakiirguse purunemised, kus pole nii kaua tähte moodustunud, kui Linnuteel on olnud.
