Художник производит впечатление гамма-всплеска, взрывающегося у Земли. Нажмите, чтобы увеличить.
Мы живем в опасной вселенной. Теперь добавьте гамма-всплески в список - самые мощные взрывы во Вселенной. Даже 10 секунд радиации от одного из этих событий были бы смертельной неудачей для жизни на Земле. Прежде чем вы начнете искать другую планету для жизни, доктор Эндрю Леван из Университета Хартфоршира здесь, чтобы объяснить вероятность близкого взрыва. Похоже, шансы в нашу пользу.
Послушайте интервью: мы в безопасности от гамма-всплесков (6,0 МБ)
Или подписаться на подкаст: universetoday.com/audio.xml
Что такое подкаст?
Фрейзер Кейн: Теперь я хочу узнать, насколько я безопасен от гамма-всплесков, но сначала вы можете дать объяснение, что это за взрывы?
Доктор Эндрю Леван: Гамма-всплески действительно были загадкой на протяжении большей части последних 30 лет. Они были впервые обнаружены в 1967 году спутниками, которые были запущены для поиска доказательств ядерных испытаний, происходящих в космосе. Поэтому в 1960-х годах обе стороны - русские и американцы - испытывали беспокойство - мы беспокоились о том, что противоборствующая сторона может испытывать ядерное оружие где-то в космосе. И поэтому был договор о запрещении испытаний, который запрещал это, и затем были запущены различные спутники, чтобы иметь возможность обнаружить подпись этих испытаний. И эти тесты дали бы подпись, которая была бы вспышками гамма-излучения. И поэтому спутники были запущены, чтобы искать это. На самом деле они никогда не видели гамма-излучения от ядерных испытаний, но обнаружили, что это были очень яркие взрывы, которые нигде не происходили в Солнечной системе. Не связано ни с чем происходящим, что было очевидно; не совсем Луна или какая-либо из планет или что-то подобное Итак, это были первые обнаруженные гамма-всплески.
В течение большинства следующих 20 или 30 лет это было все, что мы знали о них; эти странные необъяснимые вспышки излучения высокой энергии. Это свет с длиной волны намного короче, чем рентгеновские лучи, используемые медицинскими изображениями. И им было очень сложно из-за этого точно их определить. Таким образом, мы действительно не знали, где они были, были ли они где-то рядом с нами или были ли они далеко. А потом, в конце 1990-х, наконец, нам удалось точно определить их происхождение по оптическому излучению, при нормальном освещении, и это показало, что это были невероятно яркие взрывы, которые происходят в далекой Вселенной, так что вы говорите о том, чтобы оглянуться назад только на через несколько сотен миллионов лет после Большого взрыва - 95% пути сквозь эпоху Вселенной.
И вот, это был своего рода первый прорыв. И затем в течение следующих нескольких лет стало понятно, что эти гамма-всплески были на самом деле вызваны коллапсом очень массивной звезды. Поэтому, когда вы говорите очень массивно, вы на самом деле говорите в 20-30 раз тяжелее, чем Солнце. И что происходит с этими звездами, так это то, что они сжигают или сливают водород в более тяжелые элементы в своих ядрах. И в конце концов этот процесс останавливается, они падают в себя, образуя черную дыру, и это тот процесс, который создает гамма-всплеск.
Фрейзер: Это звучит очень похоже на процесс взрыва сверхновой. Так в чем же разница?
Д-р Леван: Да, многие гамма-всплески являются взрывами сверхновых. Таким образом, они просто подмножество сверхновых. Сверхновые случаются, когда звезды, более массивные, чем в 8 раз больше массы Солнца, исчерпывают ядерное топливо и разрушаются, но большую часть времени они образуют нейтронную звезду, а не черную дыру. Теперь нейтронная звезда - чуть менее экстремальный объект, но все же очень экстремальный. И поэтому это более или менее масса Солнца, но распалась на область только 10 миль в поперечнике. Но что происходит, так это то, что вы действительно получаете гораздо меньше энергии. И поэтому, когда у вас есть эти очень массивные звезды, которые становятся гамма-всплесками, энергия этих гамма-лучей запускается в струе. Так что это похоже на шланг, направленный прямо на вас, и он в основном выходит из полюсов звезды с обоих концов. Он освещает небо как очень яркий источник. Но он освещает лишь несколько процентов неба. И именно здесь испускаются гамма-лучи, и именно это приводит к взрыву гамма-лучей. И только несколько типов сверхновых - это те, которые создают черные дыры, и необходимые условия для создания струи - те, которые создают гамма-всплеск. И тогда гамма-всплески намного ярче, чем обычные сверхновые, которые мы видим.
Фрейзер: А находясь рядом, это довольно опасное место. Насколько это рискованно и как далеко находится сфера разрушения?
Доктор Леван: Люди говорят о сверхновых и говорят о том, что гамма-всплески опасны для Земли. Для сверхновой это действительно должно быть очень близко; это должно быть в пределах приблизительно 10 парсек от нас (или 30 световых лет). Там действительно не так много звезд. Теперь гамма-всплески настолько ярче, что могут быть на расстоянии 30 или 40000 световых лет от нас. Так что это на полпути через галактику. Если кто-то отправится в центр галактики и ударит Землю, это будет для нас невероятно опасной вещью. Потому что то, что могло бы случиться, - это то, что высокоэнергетическое излучение поразит нас, ионизирует высокую атмосферу и создаст много новых, довольно неприятных оксидов азота, которые вызовут кислотные дожди. Это разрушило бы озоновый слой, и в то же самое время, это обрушило бы сторону Земли, обращенную к нему, с невероятно высокой дозой ультрафиолетового излучения.
Фрейзер: Если один из них сработает в твоей галактике, это огромная неудача на всю жизнь. Я не могу себе представить, что смог бы это выдержать, кроме микробной жизни под землей.
Доктор Леван: Да, это действительно так. Для нас это значит, что у вас будет довольно парадоксальная ситуация, когда оксиды азота, которые были созданы в атмосфере, могут фактически блокировать оптический свет, поэтому у вас будет глобальное охлаждение. У вас будут проблемы с фотосинтезом растений и тому подобным. Но в то же время, поскольку у вас разрушается озоновый слой, у вас будет большой поток ультрафиолетового света, который действительно повредит любой жизни, с которой он столкнулся. И поэтому это кардинально повлияет на процесс эволюции. Будет ли возможно для нас эволюционировать достаточно, чтобы пережить это очень маловероятно.
Фрейзер: Ученые думают, что это ответственно за некоторые вымирания в прошлом?
Доктор Леван: Там было много дискуссий по этому поводу. Очевидно, что о вымирании больше всего говорят о динозаврах, и многие люди теперь считают, что это был, вероятно, удар астероида извне Земли или что-то в этом роде. Около 400 миллионов лет назад, безусловно, произошло вымирание, о котором люди говорили о том, что это возможно из-за гамма-всплеска. Очевидно, это очень неопределенно, когда вы оглядываетесь назад и пытаетесь просмотреть ископаемые записи, но, конечно, о гамма-всплесках говорили, потому что они менее распространены, чем сверхновые, они могут повлиять на вас из-за такой большой Объем Земли, о которой люди говорили о прошлом исчезновении, происходящем из-за гамма-всплесков.
Фрейзер: Хорошо, теперь мне обещали хорошие новости. Положи это на меня.
Д-р Леван: Мы изучили множество этих всплесков, около 40 из них. Теперь это гамма-всплески, которые вы можете расслабить, они настолько далеки, что их на самом деле трудно увидеть даже с самыми большими телескопами в мире. Но то, что мы можем изучить из них, это тип галактики, в которой они происходят. И поэтому Млечный Путь, который является нашей галактикой, называется большой спиралью дизайна. Это очень большая, очень массивная галактика. Теперь, когда вы посмотрите на типы галактик, в которых они, как правило, встречаются, вы обнаружите, что они всегда находятся в этих маленьких, грязных, очень неправильных галактиках, которые имеют очень малую массу, которые очень отличаются от Млечного Пути. И причина этого в том, что в Млечном Пути есть много того, что мы называем металлами. Теперь, когда астрономы говорят о металлах, мы не имеем в виду такие вещи, как алюминий, железо или тому подобное. Мы действительно имеем в виду что-то тяжелее, чем водород или гелий. И поэтому, чтобы иметь жизнь, вы должны иметь углерод, кислород и тому подобные вещи, которые очень редки в маленьких галактиках, у которых испускаются гамма-всплески. И когда вы смотрите на это, вы понимаете, что маленькие галактики жизненно необходимы для создания гамма-всплесков, потому что в основном вам нужны очень массивные звезды, которые образуют черные дыры, и это гораздо проще сделать в этих маленьких галактиках, в которых очень мало металлы. И это, по сути, означает, что, хотя у нас это было в прошлом, гамма-всплески просто не случаются в галактиках, подобных нашей.
Фрейзер: Я знаю, что некоторые недавние исследования показывают нам некоторые области звездообразования в близлежащих спутниковых галактиках к Млечному Пути, которые создают звезды, которые в 50-80 раз больше массы Солнца, так что это хорошие кандидаты или что-то есть в более тяжелые элементы?
Д-р Леван: Да, так что в тяжелых элементах есть что-то очень специфическое. Когда у вас есть более тяжелые элементы в звезде, это на самом деле очень существенно влияет на эволюцию звезды. И так получается, что эти тяжелые элементы имеют то, что мы называем звездными ветрами; довольно сильные звездные ветры. И это означает, что они отталкивают весь материал, который находится вне их. Поэтому, хотя они начинают свою жизнь как очень массивные звезды, к тому времени, когда они заканчивают свою жизнь, они фактически потеряли большую часть той массы, что уже не достаточно массивны, чтобы образовать черные дыры. И поэтому они фактически формируют эти нейтронные звезды как нормальные сверхновые. Поэтому очень мало сомнений в том, что эти массивные звезды, которые вы видите, и массивные области звездообразования, которые вы видите, будут образовывать сверхновые, потому что они намного дальше, они не представляют угрозы для нас. И из-за своих звездных ветров они потеряют так много своей массы, что не смогут сделать черные дыры и не смогут сделать гамма-всплески.
Фрейзер: Поскольку все гамма-всплески были замечены во всей Вселенной, это почти как функция возраста - когда вы смотрите дальше, вы оглядываетесь назад во времени. Раньше у нас были гамма-всплески, но они просто больше не случаются.
Доктор Леван: Да, очень. Очевидно, что по мере развития звезд вы создаете свое первое поколение звезд. Все металлы, все атомы, которые вы видите вокруг себя, в своем теле, в здании и все такое, сделаны из взрывов сверхновых в прошлом. Они обогащают все вокруг себя, и затем из этого делают еще одно поколение звезд и так далее. И поэтому, когда вы оглядываетесь назад во Вселенную, вокруг было меньше этих металлов и меньше этих тяжелых элементов, и поэтому ранняя Вселенная является гораздо более многообещающим местом для поиска гамма-всплесков, чем Вселенная, какой мы ее видим сейчас. где только гамма-всплески происходят в маленьких галактиках, где не было такого большого количества звездообразования в течение долгого времени в Млечном Пути.
