Gamma-ray bursts er blant de kraftigste hendelsene i universet, antent når stjerner dør i massive eksplosjoner eller når de smelter sammen i ... massive eksplosjoner.
Når disse voldelige kosmiske eksplosjonene oppstår, fungerer de som kosmiske fyrtårn, og frigjør stråler av noe av det lyseste lyset i universet, sammen med en flom av nøytrinoer, disse sprø, spøkelsesaktige partikler som glir gjennom universet nesten helt uoppdaget.
Det er klart at du ikke ønsker å bli utsatt for en av disse dødelige, DNA-stekende energisprengningene. Men fysikere trodde gammastråle-utbrudd var farlige bare hvis du var i den smale banen til en av jetflyene som kom fra eksplosjonen. Dessverre antyder en ny studie oppdatert på arXiv-databasen 29. november (men ennå ikke fagfellevurdert) at disse utbruddene er dårlige nyheter rundt omkring og kan sende dødelige stråler i en langt større vinkel enn tidligere antatt.
Kosmiske gammastrålefabrikker
I løpet av flere tiår har astronomer identifisert to typer himmelsk stråleutbrudd (kalt GRB-kort): lange som varer mer enn 2 sekunder (opptil flere minutter) og korte som varer under 2 sekunder. Vi er ikke helt sikre på hva som forårsaker GRB-er ute i verdensrommet, men det antas at de lange blir produsert når de største stjernene i vårt univers dør av i supernovaeksplosjoner, og etterlater seg nøytronstjerner eller sorte hull. En kataklysmisk død som frigjør blendende enorme mengder energi i en relativ blitz, og voila! Gamma-ray sprenger.
De korte GRB-ene, derimot, antas å stamme fra en helt annen mekanisme: sammenslåing av to nøytronstjerner. Disse hendelsene er ikke på langt nær så kraftige som supernova-søskenbarna, men de skaper nok ødeleggelser lokalt til å produsere et glimt av gammastråler.
Inni i en jetmotor
Likevel, når nøytronstjerner kolliderer, er det en stygg ting. Hver nøytronstjerne veier flere ganger massen til jordas sol, men den massen komprimeres til en sfære som ikke er bredere enn en typisk by. I øyeblikket av påvirkningen mellom to slike gjenstander, kretser de med glede om hverandre med en sunn brøkdel av lysets hastighet.
Deretter smelter nøytronstjernene sammen for å danne en større nøytronstjerne eller, hvis forholdene er riktige, et svart hull, og etterlater seg et spor med ødeleggelse og rusk fra foregående katastrofe. Denne ringen av materie kollapser på liket av den tidligere nøytronstjernen, og danner det som er kjent som en akkresjonsskive. Når det gjelder et nydannet svart hull, mater denne disken monsteret i hjertet av haugen med en hastighet på opptil noen få sols gass per sekund.
Med all energien og materialet som kretser rundt og strømmer inn i midten av systemet, vikler en komplisert (og dårlig forstått) dans av elektriske og magnetiske krefter opp materiale og lanserer jetfly av den saken opp og bort fra kjernen, langs spinaksen av det sentrale objektet og inn i det omkringliggende systemet. Hvis disse jetflyene bryter gjennom, fremstår de som gigantiske, korte søkelys som løper bort fra kollisjonen. Og når søkelysene tilfeldigvis peker på Jorden, får vi en puls av gammastråler.
Men disse jetflyene er relativt smale, og så lenge du ikke ser GRB i front, burde det ikke være så farlig, ikke sant? Ikke så fort.
Neutrino-fabrikken
Det viser seg at jetfly dannes og beveger seg bort fra stedet for nøytronstjernesammenslåingen på en rotete, komplisert måte. Gassskyer vrir seg og floker opp på hverandre, og strømmene og materialstrømmene bort fra det sentrale sorte hullet kommer ikke i en ryddig og ordnet linje.
Resultatet er fullstendig, ødeleggende kaos.
I den nye studien undersøkte et par astrofysikere detaljene i disse systemene etter kollisjonshendelsen. Forskerne fulgte nøye med med oppførselen til massive gassskyer da de snubler over seg selv i frimureriet drevet av rømningsflyene.
Noen ganger kolliderer disse gassskyene med hverandre, og danner sjokkbølger som kan akselerere og drive sine egne sett med stråling og høyenergipartikler, kjent som kosmiske stråler. Disse strålene, som består av protoner og andre tunge kjerner, får nok energi til å akselerere til nesten lysets hastighet, slik at de midlertidig kan fusjonere for å produsere eksotiske og sjeldne kombinasjoner av partikler, som pioner.
Pionene forfaller deretter raskt til dusjer av nøytrinoer, bittesmå partikler som oversvømmer universet, men knapt noen gang interagerer med annen materie. Og fordi disse nøytrinoene er produsert utenfor det smale området av strålen som sprenges bort fra selve GRB, kan de sees selv når vi ikke får full blast av gammastråler.
Selve nøytrinoene er et tegn på at voldsomme, dødelige kjernefysiske reaksjoner skjer lenger unna sentrum av jetfly. Vi vet ennå ikke nøyaktig hvor langt faresonen strekker seg, men bedre trygg enn beklager.
Så, i sammendrag: Bare ikke gå noen steder i nærheten av kolliderende nøytronstjerner.
Paul M. Sutter er en astrofysiker hosOhio State University, vert avSpør en Spaceman ogSpace Radio, og forfatter avDin plass i universet.
