Kailan aabutan ng gamma-ray burst ang Earth at kung bakit mamamatay ang lahat ng nabubuhay na bagay

2024 May -akda: Seth Attwood | [email protected]. Huling binago: 2023-12-16 16:18

Tulad ng isinulat ni Plait sa Death From Above, ang pagsabog ng gamma ray ay ang pinakakapansin-pansing kaganapan mula noong Big Bang. Walang ganoong pagsabog ang umuulit sa isa pa, ngunit lahat sila ay lumitaw dahil sa mga sakuna ng isang galactic scale: kapag ang napakalaking mga bituin ay namatay, huminto sa "pagsunog" at gumuho sa ilalim ng impluwensya ng kanilang sariling gravity o, siguro, dahil sa banggaan ng dalawang neutron star. (mga bagay na kasing laki ng lungsod, ngunit may masa, tulad ng isa o dalawang Araw).

Sa ganitong mga kaso, ang enerhiya ay inilalabas hindi pantay sa lahat ng direksyon, ngunit sa mga nakadirekta na beam. Napaka engrande ng kaganapang ito na kung minsan ay makikita ito ng mata sa bilyun-bilyong (!) Ng mga light years. Ano ang mangyayari kung ang isang sinag ay tumama sa Earth?

Ipagpalagay natin na ang GRB ay nangyari nang napakalapit: 100 light years ang layo. Kahit na sa ganoon kalapit na distansya, ang diameter ng gamma-ray burst beam ay magiging napakalaki, 80 trilyon km. Nangangahulugan ito na ang buong Earth, ang buong solar system ay lalamunin nito, tulad ng isang sand flea na nakuha ng tsunami.

Sa kabutihang palad, ang mga GRB ay medyo maikli ang buhay, kaya ang sinag ay tatama sa amin sa wala pang isang segundo hanggang ilang minuto. Ang average na pagsabog ay tumatagal ng halos sampung segundo.

Hindi ito mahaba kumpara sa pag-ikot ng Earth, kaya ang sinag ay tatama lamang sa isang hemisphere. Ang ikalawang hemisphere ay magiging medyo ligtas … kahit sa ilang panahon. Ang pinakakakila-kilabot na kahihinatnan ay nasa mga lugar na nasa ibaba mismo ng pagsabog ng gamma-ray (kung saan ang flare ay makikita nang direkta sa itaas, sa zenith), at minimal kung saan ang flare ay makikita sa abot-tanaw. Ngunit pareho pa rin, tulad ng makikita natin, walang lugar sa Earth ang ganap na ligtas.

Ang walang pigil na enerhiya na itatapon sa Earth ay napakalaki. Ito ay higit pa sa pinakamasamang bangungot ng Cold War: ito ay tulad ng pagpapasabog ng isang megaton na bombang nuklear mula sa gilid ng pagsabog ng gamma-ray sa bawat 2.5 km2 ng planeta. Ito ay (marahil) ay hindi sapat upang pakuluan ang mga karagatan o upang mapunit ang atmospera sa Earth, ngunit ang pagkawasak ay hindi maiintindihan.

Tandaan, ang lahat ng ito ay mula sa isang bagay na matatagpuan sa layo na 900 trilyon km.

Maaaring mabulag ang sinumang tumitingin sa kalangitan sa oras ng pagkislap, bagama't ang rurok ng liwanag sa nakikitang hanay ay malamang na maaabot lamang pagkatapos ng ilang segundo - sapat na upang pumiglas at tumalikod. Not that it helped much.

Ang mga sa sandaling iyon ay mahuhuli sana sa kalye ay magkakaroon ng malalaking problema. Kahit na sila ay hindi nasunog ng init - at sila ay naging - sila ay agad na nakatanggap ng isang nakamamatay na paso mula sa isang malaking stream ng ultraviolet radiation. Ang ozone layer ay literal na masisira kaagad, at ang UV radiation mula sa gamma-ray na pagsabog at ang Araw ay malayang makakarating sa ibabaw ng Earth, na ginagawang baog ito, pati na rin ang mga karagatan sa lalim ng ilang metro.

At ito ay mula lamang sa UV radiation at init. Mukhang malupit na banggitin pa ang marami, mas masahol pang epekto ng pagkakalantad sa gamma at X-ray.

Sa halip, lumihis tayo ng kaunti. Ang mga pagsabog ng gamma-ray ay hindi kapani-paniwalang bihira. Bagama't malamang na mangyari ang mga ito ng ilang beses sa isang araw sa isang lugar sa uniberso, ang uniberso mismo ay napakalaki. Sa kasalukuyan, ang posibilidad na ang isa sa mga ito ay magaganap sa layo na 100 light years mula sa amin ay zero. Perpekto, ganap na zero. Walang ganap na mga bituin sa malapit sa amin na maaaring, sa prinsipyo, ay makabuo ng gamma-ray burst. Ang pinakamalapit na kandidato ng supernova ay mas malayo, at ang mga GRB ay mas bihira kaysa sa mga supernova.

Mas maganda ang pakiramdam? Sige. Ngayon subukan natin ang isang mas makatotohanang diskarte. Ano ang pinakamalapit na kandidato para sa gamma-ray burst sources?

Sa kalangitan ng southern hemisphere mayroong isang hindi kapansin-pansin na bituin sa mata. Ito ay tinatawag na Eta Carinae, o simpleng Eta, isang madilim na bituin sa isang pulutong ng mas maliwanag na mga bituin. Gayunpaman, ang kanyang madilim na liwanag ay nanlilinlang, itinatago ang kanyang galit sa likod nito. Ito ay aktwal na mga 7,500 light-years ang layo - sa katunayan, ang pinakamalayong bituin na makikita sa mata.

Ang bituin mismo (sa katunayan, ang Eta ay maaaring isang binary system, dalawang bituin na umiikot sa isa't isa. Ang materyal na nakapalibot sa bituin ay nagbibigay ng napakaraming liwanag at interference na hindi pa rin isang daang porsyentong sigurado ang mga astronomo) ay isang halimaw: ang masa nito ay maaaring 100 beses sa masa ng Araw o higit pa, at naglalabas ito ng 5 milyong beses na mas maraming enerhiya kaysa sa Araw - sa isang segundo ay naglalabas ito ng kasing dami ng liwanag na ilalabas ng Araw sa loob ng dalawang buwan. Paminsan-minsan, nagkakaroon ng pulikat si Eta, at naglalabas siya ng napakaraming bagay. Noong 1843, nagkaroon siya ng marahas na pang-aagaw na siya ang naging pangalawang pinakamaliwanag na bituin sa kalangitan, kahit na sa ganoong kalayuan. Nagtapon ito ng napakalaking dami ng bagay na lampas sa sampung beses ang masa ng Araw sa bilis na lampas sa 1.5 milyong km / h. Ngayon ay nakikita natin ang mga kahihinatnan ng pagsabog na iyon sa anyo ng dalawang malalaking ulap ng diverging matter, katulad ng pagbaril ng isang space gun. Ang kaganapang iyon ay halos kasing lakas ng supernova.

Nasa Eta ang lahat ng mga palatandaan ng isang paparating na GRB. Ito ay tiyak na sasabog na parang supernova, ngunit hindi alam kung ito ay isang hypernova-type na gamma-ray burst o hindi. Dapat ding tandaan na kung ito ay sumabog at naglalabas ng gamma-ray burst, ang oryentasyon ng sistemang ito ay tulad na ang sinag ay hindi tumama sa Earth. Matutukoy natin ito mula sa geometry ng mga ulap ng gas na na-eject sa panahon ng pag-agaw noong 1843: ang mga bahagi ng namumulaklak na gas ay nakatagilid sa amin sa isang anggulo na humigit-kumulang 45 °, at anumang gamma-ray burst ay ididirekta sa axis na iyon. Hayaan akong magpaliwanag nang mas partikular: sa maikli o kahit na katamtamang termino, ang pagsabog ng gamma-ray mula sa Eta o sa ibang lugar ay hindi nagbabanta sa amin.

Ngunit nakakatuwang pag-isipan ang "paano kung". Paano kung pinuntirya kami ni Eta at naging hypernova? Ano kaya ang mangyayari noon?

Muli, walang mabuti. Sa kabila ng katotohanan na hindi man lang ito lalapit sa liwanag sa Araw, ito ay magiging kasing liwanag ng Buwan, o kahit sampung beses na mas maliwanag. Hindi mo maaaring tingnan ito nang hindi duling, ngunit ang ningning na iyon ay tatagal lamang ng ilang segundo o minuto, kaya malamang na walang anumang pangmatagalang pinsala sa mga siklo ng buhay ng mga flora o fauna.

Ang ultraviolet beam ay magiging matindi ngunit maikli. Ang mga tao sa labas ay makakaranas ng katamtamang sunog ng araw, ngunit malamang na walang makabuluhang pagtaas sa istatistika sa saklaw ng kanser sa balat sa hinaharap.

Ngunit sa gamma at X-ray, ang sitwasyon ay ganap na naiiba. Ang kapaligiran ng Earth ay sumisipsip ng mga ganitong uri ng radiation, at ang mga kahihinatnan ay magiging mas masahol pa kaysa sa kaso ng isang kalapit na supernova.

Ang pinakadirektang kahihinatnan ay isang malakas na electromagnetic pulse, na mas malakas kaysa sa nabuo sa Hawaii sa panahon ng mga nuclear test ng Starfish Prime device. Sa kasong ito, agad na sisirain ng EMP (electromagnetic pulse - approx. TASS) ang anumang hindi nasasarang na electronic device sa hemisphere na iyon ng Earth, na nakadirekta sa pagsabog. Ang mga computer, telepono, eroplano, kotse, anumang bagay na may electronics ay hihinto sa paggana. Nalalapat din ito sa mga sistema ng kuryente: ang malalaking agos ay ipapapasok sa mga linya ng kuryente, na magdudulot sa kanila ng labis na karga. Ang mga tao ay mawawalan ng kuryente at walang anumang paraan ng malayuang komunikasyon (ang kagamitan ng lahat ng satellite ay nasunog pa rin mula sa gamma radiation). Ito ay hindi lamang isang abala, dahil nangangahulugan ito na ang mga ospital, kagawaran ng bumbero at iba pang mga serbisyong pang-emerhensiya ay mawawalan din ng kuryente.

Ngunit, tulad ng makikita natin sa isang sandali, maaaring hindi natin kailangan ng mga serbisyong pang-emerhensiya …

Ang mga kahihinatnan para sa kapaligiran ng Earth ay magiging malubha. Masusing pinag-aaralan ng mga siyentipiko ang sitwasyong ito. Gamit ang parehong mga modelong inilarawan sa Kabanata 3, at sa pag-aakalang nagmula ang GRB sa kalayuan ng Eta, natukoy nila kung ano ang mga kahihinatnan. At ang mga kahihinatnan na ito ay hindi talaga nakapagpapatibay.

Ang ozone layer ay matatamaan nang husto. Ang gamma ray mula sa pagsabog ay ganap na sisira sa mga molekula ng ozone. Ang ozone layer sa buong mundo ay mababawasan ng isang average na 35%, at sa ilang mga piling rehiyon ay mababawasan ito ng higit sa 50%. Ito ay hindi kapani-paniwalang nakakapinsala sa sarili nito - isipin mo, ang aming kasalukuyang mga problema sa ozone ay sanhi ng medyo maliit na pagbaba, 3% lamang o higit pa.

Ang mga kahihinatnan nito ay napakatagal at maaaring tumagal ng maraming taon - kahit na pagkatapos ng limang taon, ang ozone layer ay maaaring manatiling 10% thinner. Sa panahong ito, ang UV radiation mula sa Araw ay magiging mas matindi sa ibabaw ng Earth. Ang mga microorganism na bumubuo sa backbone ng food chain ay napakasensitibo dito. Marami ang mamamatay, na humahantong sa tuluyang pagkalipol ng iba pang mga species sa itaas ng food chain.

Bilang karagdagan, ang mapula-pula-kayumanggi na nitrogen dioxide na nabuo ng gamma-ray na pagsabog mula sa Eta Carina (tingnan ang Kabanata 2 at 3) ay makabuluhang bawasan ang dami ng sikat ng araw na umaabot sa Earth.

Ang eksaktong mga kahihinatnan nito ay mahirap matukoy, ngunit tila malamang na ang pagbaba sa dami ng sikat ng araw sa buong Earth ng kahit ilang porsyento (nitrogen dioxide ay kumalat sa buong atmospera) ay hahantong sa isang makabuluhang paglamig ng Earth at maaaring, siguro, maging isang kadahilanan sa pagsisimula ng panahon ng yelo.

Bilang karagdagan, magkakaroon ng sapat na nitric acid sa pinaghalong kemikal na kakatawanin ng acid rain, at ito ay magkakaroon din ng teoryang mapangwasak na mga kahihinatnan para sa kapaligiran.

Susunod, may problema sa mga subatomic na particle (cosmic ray) mula sa pagsabog. Kung anong pinsala ang maaaring mula sa kanila ay hindi partikular na nalalaman. Ngunit, tulad ng tinalakay natin sa Kabanata 2 at 3, ang mga particle na may mataas na enerhiya ay maaaring magkaroon ng iba't ibang mga kahihinatnan sa Earth. Ang pagsabog ng gamma-ray 7,500 light-years ang layo ay magpapadala ng malaking bilang ng mga subatomic particle sa ating atmospera, at lumilipad sila sa bilis na bahagyang mas mababa kaysa sa bilis ng liwanag. Ilang oras lamang pagkatapos lumitaw ang pagsabog, sila ay sumabog na sa aming kapaligiran, na nagbuhos ng shower ng mga muon. Palagi kaming nagmamasid sa mga muon na dumarating mula sa kalawakan, ngunit sa maliit na dami. Gayunpaman, ang isang kalapit na GRB ay bubuo ng isang masa ng muon. Kinakalkula ng isang pangkat ng mga astronomo na hanggang 46 bilyong muon bawat cm2 ang mahuhulog sa ibabaw ng Earth sa buong burst hemisphere. May makukuha ka rito, pagkatapos ay tandaan lamang na masama ang malapit na pagsabog ng gamma radiation - tala ng may-akda). Mukhang ito ay marami - well, oo, ito ay. Ang mga particle na ito ay lalabas sa langit at maa-absorb ng anumang humahadlang sa kanila. Isinasaalang-alang kung gaano kahusay ang pagsipsip ng mga muon ng mga tisyu ng katawan, natuklasan ng mga astronomer na nagsagawa ng pagkalkula na ang isang hindi protektadong tao ay makakatanggap ng dosis ng radiation nang sampu-sampung beses na mas mataas kaysa sa nakamamatay na dosis. Ang pagtatago ay hindi makakatulong nang malaki: ang mga muon ay maaaring tumagos sa tubig sa lalim na halos 2 km at hanggang sa 800 m sa mga bato! Samakatuwid, halos lahat ng buhay sa Earth ay maaapektuhan.

Kaya hindi magiging malaking bagay ang pagkasira ng ozone. Sa oras na ito ay naging problema, karamihan sa mga hayop at halaman sa Earth ay matagal nang patay.

Ito ang bangungot na senaryo na inilarawan sa simula ng kabanatang ito. Gayunpaman, bago ka magsimulang mag-panic, tandaan: ang posibleng gamma-ray na pagsabog ng Eta Carina ay tiyak na hindi ididirekta sa aming direksyon. Ngunit bago tayo magtapos, sasabihin ko na may isa pang posibleng ninuno ng pagsabog ng gamma-ray, na kailangan nating tandaan. Ito ay tinatawag na WR 104 at nagkataon ay halos kapareho ng distansya sa amin ng Eta. Ang WR 104 ay isang binary system, isa sa mga bituin kung saan ay isang bloated na napakalaking halimaw na papalapit sa katapusan ng kanyang buhay. Maaaring sumabog ito, naglalabas ng gamma ray burst, at maaaring nakatutok ito sa atin nang higit pa o mas kaunti, ngunit ang parehong mga pagpapalagay na ito ay hindi tumpak. Sa lahat ng posibilidad, ang halimaw na ito ay hindi rin nagbabanta sa amin, ngunit ito ay nagkakahalaga ng pagbanggit.