Mākslinieka iespaids par gammas staru eksplodēšanu, kas eksplodē netālu no Zemes. Noklikšķiniet, lai palielinātu.
Mēs dzīvojam bīstamā Visumā. Tagad sarakstam pievienojiet gamma staru pārrāvumus - tos visspēcīgākos sprādzienus Visumā. Pat 10 sekunžu ilgs starojums no viena no šiem notikumiem būtu nāvējošs dzīves atgriezeniskums uz Zemes. Pirms sākat meklēt citu planētu, kur dzīvot, dr. Endrjū Levāns no Hertforšīras universitātes ir šeit, lai izskaidrotu tuvumā esošās sprādziena iespējas. Izskatās, ka izredzes ir mūsu labā.
Klausieties interviju: Mēs esam droši no gamma staru uzliesmojumiem (6,0 MB)
Vai arī abonējiet Podcast: universetoday.com/audio.xml
Kas ir Podcast?
Freizers Kains: Tagad es vēlos uzzināt, cik drošs esmu pret gamma staru pārrāvumiem, bet vispirms jūs varat dot pasniedzējam, kādi ir šie sprādzieni?
Dr Endrjū Levāns: Gamma staru pārrāvumi patiešām bija noslēpums lielu daļu no pēdējiem 30 gadiem. Pirmoreiz tos atrada 1967. gadā ar satelītiem, kuri tika palaisti, lai meklētu pierādījumus par kosmosā notiekošajiem kodolizmēģinājumiem. Tāpēc 60. gados abas puses - krievi un amerikāņi - uztraucās, mēs uztraucamies, ka pretējā puse varētu izmēģināt kodolieročus kaut kur kosmosā. Un tāpēc tika noslēgts testu aizlieguma līgums, kas to aizliedza, un pēc tam tika palaisti dažādi satelīti, lai varētu atklāt šo testu parakstu. Šie testi būtu devuši parakstu, kas būtu bijis gamma staru pārrāvums. Un tā, lai meklētu šo, tika palaisti satelīti. Viņi faktiski nekad neredzēja nevienu gamma starojumu no kodolizmēģinājumiem, bet viņi atrada šos ļoti spilgtos sprādzienus, kas nekur nenotika Saules sistēmā. Nav saistīts ar neko notiekošu, kas bija acīmredzams; patiesībā nav Mēness vai kāda no planētām vai kaut kas tamlīdzīgs. Un tā tie bija pirmie atklātie gamma staru pārrāvumi.
Nākamajos 20 vai 30 gados tas bija viss, ko mēs par viņiem zinājām; šie dīvaini neizskaidrojami augstas enerģijas starojuma zibspuldzes. Šī ir gaisma, kuras viļņu garums ir daudz īsāks nekā rentgenstari, ko izmanto medicīnas attēli. Un viņiem bija ļoti grūti tos precīzi noteikt. Tātad mēs īsti nezinājām, kur viņi atrodas, vai viņi atradās kaut kur netālu no mums vai arī bija tālu prom. Un tad deviņdesmito gadu beigās mums beidzot izdevās precīzi noteikt to izcelsmi ar optiskām izstarojumiem, ar normālu apgaismojumu, un tas parādīja, ka tie bija neticami spilgti sprādzieni, kas notiek tālajā Visumā, tāpēc jūs runājat par to, ka atskatāties tikai uz dažus simtus miljonu gadu pēc Lielā sprādziena - 95% no ceļa atpakaļ uz Visuma laikmetu.
Un tā, tas bija sava veida pirmais izrāviens. Tad dažu nākamo gadu laikā tika saprasts, ka šos gamma staru pārrāvumus faktiski izraisīja ļoti masīvas zvaigznes sabrukums. Tātad, kad jūs runājat ļoti masīvi, jūs faktiski runājat apmēram 20–30 reizes smagi kā saule. Un tas, kas notiek ar šīm zvaigznēm, ir tas, ka tās sadedzina vai sakausē ūdeņradi smagos elementos to kodolos. Un galu galā šis process apstājas, viņi iekrīt sevī, veido melno caurumu, un tieši tas process rada gamma staru plīsumu.
Freizers: Tas izklausās ļoti līdzīgi supernovas eksplozijas procesam. Tātad, kāda ir atšķirība?
Dr Levan: Patiešām, daudzi gamma staru pārrāvumi ir supernovas sprādzieni. Tātad viņi ir tikai supernovas apakškopa. Supernova notiek, kad zvaigznēm, kas ir vairāk nekā astoņas reizes lielākas par Saules masu, izbeidzas kodoldegviela un tās sabrūk, bet lielāko daļu laika tās veido neitronu zvaigzni, nevis melno caurumu. Tagad neitronu zvaigzne ir nedaudz mazāk ekstrēms objekts, taču tā joprojām ir ļoti ekstrēma. Tātad tā ir vairāk vai mazāk Saules masa, bet sabruka reģionā, kas šķērsoja tikai 10 jūdzes. Bet tur notiek tas, ka jūs faktiski patērējat daudz mazāk enerģijas. Un tā, kad jums ir šīs ļoti masīvās zvaigznes, kuras kļūst par gamma staru sprādzieniem, enerģija no šiem gamma stariem tiek palaista strūklā. Tātad tas ir kā šļūtene, kas vērsta tieši pret jums, un tas principā iziet no zvaigznītes poliem abos galos. Tas apgaismo debesis kā ļoti spilgtu avotu. Bet tas apgaismo tikai dažus procentus no debesīm. Un tieši šeit tiek izstaroti gamma stari, un tas ir tas, kas liek eksplodēt gamma stariem. Tikai daži supernovas veidi rada gan melnos caurumus, gan nepieciešamos apstākļus strūklas izveidošanai, kas rada gamma staru pārrāvumu. Un tad gamma staru pārrāvumi ir daudz spilgtāki nekā parastās supernovas, kuras mēs redzam.
Freizers: Un, atrodoties tuvumā, šī ir diezgan bīstama vieta, kur atrasties. Cik tas ir riskants un cik tālu ir iznīcības sfēra?
Dr Levan: Cilvēki runā par supernovām, un viņi runā par gamma staru pārrāvumiem kā bīstamiem Zemei. Supernovai tiešām jābūt ļoti tuvu; tam jāatrodas apmēram 10 parses no mums (vai 30 gaismas gadiem). Tajā tiešām nav ļoti daudz zvaigžņu. Tagad ar gamma staru sprādzieniem ir tik daudz gaismas, ka tie varētu būt 30 vai 40 000 gaismas gadu attālumā no mums. Tas ir pusceļā pāri galaktikai. Ja kāds noietu galaktikas centrā un nonāktu Zemē, tad mums tā būtu neticami bīstama lieta. Jo tas, kas notiktu, ja mums pietrūktu augstas enerģijas starojuma, jonizētu augsto atmosfēru un radītu daudz jaunu, diezgan nejauku slāpekļa oksīdu, kas radītu skābu lietu. Tas iznīcinātu ozona slāni, un tajā pašā laikā tas dušā zemeslodes pusi vērstu pret to ar neticami lielu ultravioletā starojuma devu.
Freizers: ja kāds no šiem jūsu galaktikā izdziest, tas ir milzīgs neveiksme mūžam. Es nespēju iedomāties daudz ko tādu, izņemot mikrobu dzīvību pazemē.
Dr Levan: Jā, absolūti, tā tiešām ir. Ietekme uz mums ir tāda, ka jums būtu diezgan paradoksāla situācija, kad atmosfērā radītie slāpekļa oksīdi faktiski varētu bloķēt optisko gaismu, tāpēc jums būtu globāla dzesēšana. Jums būtu problēmas ar augiem, kas fotosintezējas, un tamlīdzīgi. Bet tajā pašā laikā, ja tiek iznīcināts ozona slānis, jums būtu liels ultravioletās gaismas plūsma, kas patiešām kaitētu jebkurai dzīvībai, kura ar to ir saskārusies. Un tā tas krasi ietekmētu evolūcijas procesu. Tas, vai mums būtu iespējams pietiekami attīstīties, lai to izdzīvotu, ir ļoti maz ticams.
Freizers: Vai zinātnieki domā, ka tas ir atbildīgs par dažiem pagātnes izmiršanas gadījumiem?
Dr Levan: Par to ir daudz diskutēts. Acīmredzot visvairāk tiek runāts par izzušanu no dinozauriem, un daudzi cilvēki tagad uzskata, ka tas, iespējams, bija asteroīds, kas notriekts no Zemes, vai kaut kas tamlīdzīgs. Apmēram pirms 400 miljoniem gadu noteikti bija izmiršanas notikums, par kuru cilvēki runāja, iespējams, ka tas notika gamma staru pārrāvuma dēļ. Acīmredzot ir ļoti neskaidri, kad atskatās un mēģināt izpētīt fosilijas ierakstus, taču noteikti ir runāts par gamma staru pārrāvumiem, jo tie ir retāk sastopami nekā supernova, tie var jūs ietekmēt tik lielu tilpums zemes, par kuru cilvēki ir runājuši par pagātnes izmiršanu gamma staru pārrāvumu dēļ.
Freizers: Labi, tagad man ir apsolītas labas ziņas. Uzklājiet to man.
Dr Levan: Tas, ko mēs esam paveikuši, ir izpētīt daudzus šādus pārrāvumus, apmēram 40 no tiem. Tagad tie ir gamma staru pārrāvumi, kurus varat atpūsties. Viņi ir tik tālu, ka patiesībā tos ir grūti pamanīt pat ar lielākajiem teleskopiem pasaulē. Bet tas, ko mēs varam pētīt no viņiem, ir galaktiku tips, kurā tās notiek. Un tāpēc Piena Ceļu, kas ir mūsu galaktika, sauc par grandiozu dizaina spirāli. Tā ir liela, ļoti masīva galaktika. Kad jūs aplūkojat galaktiku veidus, kādos tās parasti rodas, jūs atradīsit, ka tās vienmēr atrodas šajās mazajās, nekārtīgajās, ļoti neregulārajās galaktikās, kurām ir ļoti maza masa, kas ļoti atšķiras no Piena ceļa. Un iemesls tam ir tas, ka Piena ceļā ir daudz tā saucamo metālu. Tagad, kad astronomi runā par metāliem, mēs īsti nedomājam tādas lietas kā alumīnijs vai dzelzs vai tādas lietas. Mēs patiešām domājam jebko smagāku par ūdeņradi vai hēliju. Un tā, lai dzīvotu, jums ir jābūt oglekļa un skābekļa saturam un tamlīdzīgām lietām, kas ir ļoti reti sastopamas mazajās galaktikās, kurās notiek gamma staru pārrāvumi. Un tas, ko tu saproti, paskatoties, ir tas, ka mazām galaktikām ir liela nozīme gamma staru pārrāvumu radīšanā, jo būtībā jums ir vajadzīgas ļoti masīvas zvaigznes, kas veido melnus caurumus, un to ir daudz vieglāk izdarīt šajās mazajās galaktikās, kurās ir ļoti maz metāli. Un tas būtībā nozīmē to, ka, lai arī agrāk tas bija noticis, gamma staru pārrāvumi vienkārši nenotiek tādās galaktikās kā mūsu pašu.
Freizers: Es zinu, ka daži jaunākie pētījumi mums parāda dažus zvaigžņu veidošanās reģionus tuvējās satelīta galaktikās līdz Piena ceļam, kas veido zvaigznes, kas ir 50–80 reizes lielākas par Saules masu, tāpat kā šie labie kandidāti vai ir kaut kas par smagāki elementi?
Dr Levan: Jā, tāpēc smagākajos elementos ir kaut kas ļoti specifisks. Kad zvaigznājā ir smagāki elementi, tas faktiski ļoti ietekmē zvaigznes attīstību. Un tāpēc notiek tas, ka šiem smagajiem elementiem ir tas, ko mēs saucam par zvaigžņu vēju; diezgan stiprs zvaigžņu vējš. Un tas nozīmē, ka viņi izspiež visu materiālu, kas atrodas ārpus viņiem. Tātad, kaut arī viņi sāk savu dzīvi kā ļoti masīvas zvaigznes, līdz mūža beigām viņi faktiski ir zaudējuši lielu daļu no šīs masas, ka viņi vairs nav pietiekami masīvi, lai veidotos melnie caurumi. Un tā viņi faktiski veido šīs neitronu zvaigznes kā normālas supernovas. Tāpēc ir ļoti maz šaubu, ka šīs masīvās zvaigznes, kuras jūs redzat, un masīvie zvaigžņu veidošanās reģioni, kuras jūs redzat, veidos supernovas, jo tās atrodas daudz tālāk, tās mums nedraud. Zvaigžņu vēja dēļ viņi zaudēs tik daudz savas masas, ka nevar radīt melnus caurumus un nevar radīt gamma staru pārrāvumus.
Freizers: Tā kā visi gamma staru pārrāvumi ir redzēti visā Visumā, vai tā ir gandrīz kā vecuma funkcija - skatoties tālāk, jūs skatāties atpakaļ laikā. Mums kādreiz bija gamma staru pārrāvumi, bet tie vienkārši vairs nenotiek.
Dr Levan: Jā, ļoti. Acīmredzot, zvaigznēm attīstoties, jūs veidojat savu pirmo zvaigžņu paaudzi. Visi metāli, visi atomi, ko redzat sev apkārt, ķermenī, ēkā un viss tamlīdzīgais ir izgatavoti no pagātnes supernovas sprādzieniem. Viņi bagātina visu ap viņiem, un tad ir vēl viena zvaigžņu paaudze, kas tiek izgatavota no tā utt. Un, atskatoties Universā, apkārt bija mazāk šo metālu un mazāk šo smago elementu, un tāpēc agrīnais Visums ir daudzsološāka vieta, kur meklēt gamma staru pārrāvumus nekā Visums, kā mēs to redzam tagad. kur tikai gamma staru pārrāvumi notiek nelielās galaktikās, kur tik ilgi nav bijis tik daudz zvaigžņu, cik ir bijis Piena Ceļā.
