Kunstnerinntrykk av en gammastråle som eksploderte nær jorden. Klikk for å forstørre.
Vi lever i et farlig univers. Legg nå gammastråleutbrudd på listen - de kraftigste eksplosjonene i universet. Til og med 10 sekunders stråling fra en av disse hendelsene ville være et dødelig tilbakeslag for livet på jorden. Før du begynner å lete etter en annen planet å leve av, er Dr. Andrew Levan fra University of Hertforshire her for å forklare sannsynlighetene for en eksplosjon i nærheten. Det ser ut som oddsen er i vår favør.
Hør på intervjuet: We’re Safe From Gamma Ray Bursts (6.0 MB)
Eller abonner på Podcast: universetoday.com/audio.xml
Hva er en podcast?
Fraser Cain: Nå vil jeg lære hvor trygg jeg er fra gammastråleutbrudd, men først kan du gi forklareren hva disse eksplosjonene er?
Dr. Andrew Levan: Gamma ray bursts var virkelig et mysterium i store deler av de siste 30 årene. De ble første gang oppdaget i 1967 av satellitter som ble lansert for å søke etter bevis på atomprøver som foregikk i verdensrommet. Så på 1960-tallet var det bekymring fra begge sider - russerne og amerikanerne - vi er bekymret for at den motsatte siden kan teste atomvåpen et sted i verdensrommet. Og så var det en testforbudstraktat som forbød dette, og så ble forskjellige satellitter lansert for å kunne oppdage signaturen til disse testene. Og disse testene ville ha gitt en signatur som ville vært et utbrudd av gammastråler. Og så ble satellittene lansert for å søke etter dette. De så aldri noen gammastråler fra kjernefysiske tester, men det de fant var disse veldig lyse eksplosjonene som ikke skjedde noe sted i solsystemet. Ikke assosiert med noe som skjedde som var åpenbart; egentlig ikke Månen eller noen av planetene eller noe sånt. Og dette var de første oppdagede gammastråleutbruddene.
I de fleste 20 eller 30 år var det virkelig alt vi visste om dem; disse merkelige uforklarlige blinkene med høy energi stråling. Dette er lett med bølgelengder som er mye kortere enn røntgenbilder som medisinske bilder bruker. Og de var veldig vanskelige på grunn av det å kartlegge dem. Så vi visste virkelig ikke hvor de var, om de var et sted i nærheten av oss eller om de var langt unna. Og så på slutten av 1990-tallet lyktes vi endelig å kartlegge deres opprinnelse ved optiske utslipp, ved normalt lys, og det viste at det var utrolig sterke eksplosjoner som skjer i det fjerne universet, så du snakker om å se tilbake til bare en noen hundre millioner år etter Big Bang - 95% av veien tilbake gjennom universets alder.
Og det var det første gjennombruddet. Og så i løpet av de neste årene ble det klar over at disse gammastråle-utbruddene faktisk var forårsaket av kollapsen av en veldig massiv stjerne. Så når du snakker veldig massivt, snakker du faktisk 20-30 ganger så tungt som Sola. Og hva som skjer med disse stjernene er at de brenner, eller smelter sammen hydrogen til tyngre elementer ved kjernene. Og etter hvert stopper den prosessen, de faller inn i seg selv, danner et svart hull, og det er den prosessen som skaper en gammastråle.
Fraser: Det høres veldig ut som prosessen med en supernovaeksplosjon. Så hva er forskjellen?
Dr. Levan: Vel, mange gammastråle-eksplosjoner er supernovaeksplosjoner. Så de er bare en undergruppe av supernova. Supernova skjer når stjerner er mer massive som 8 ganger solenes masse går tom for kjernebrensel og kollapser, men mesteparten av tiden danner de en nøytronstjerne i stedet for et svart hull. Nå er en nøytronstjerne bare litt mindre ekstrem objekt, men den er fremdeles veldig ekstrem. Og det er mer eller mindre solens masse, men kollapset i et område bare 10 mil over. Men det som skjer der, er at du faktisk får mye mindre energi ut. Og så når du har disse veldig massive stjernene som blir gammastråle-bursts, blir energien fra disse gammastrålene lansert i en jet. Så det er som en hosepipe som blir rettet rett mot deg, og den går i utgangspunktet ut på stjernene på hver ende. Det lyser opp himmelen som en veldig lys kilde. Men det lyser bare opp noen få prosent av himmelen. Og det er her gammastrålene slippes ut, og det er det som får en gammastråle til å sprekke. Og bare noen få typer supernova er de som skaper både de sorte hullene og de nødvendige forhold for å lage en jet, er de som skaper gammastråle. Og da er gammastråleutbruddene mye mye lysere enn de normale supernovaene som vi ser.
Fraser: Og å være i nærheten av disse er et ganske farlig sted å være. Hvor risikabelt er det, og hvor langt ute er ødeleggelsessfære?
Dr. Levan: Folk snakker om supernovaer og de snakker om gammastråleutbrudd som farlige for jorden. For en supernova må den virkelig være veldig nær; det må være innen 10 parsecs av oss (eller 30 lysår). Det er virkelig ikke så mange stjerner i det. Nå med gammastråle er burst så mye mer lysende at det kan være 30 eller 40 000 lysår unna oss. Så det er halvveis over galaksen. Hvis en gikk av i sentrum av galaksen og den traff jorden, ville det være en utrolig farlig ting for oss. Fordi det som ville skje, er at den høye energistrålingen vil ramme oss, ville ionisere den høye atmosfæren og skape mange nye, ganske ekle nitrogenoksider som ville skape sur nedbør. Det ville ødelegge ozonlaget, og samtidig ville det dusjet siden av jorden som vender mot den med en utrolig høy dose ultrafiolett stråling.
Fraser: Hvis en av disse går av i galaksen din, er det et enormt tilbakeslag for livet. Jeg kan ikke forestille meg mye som tåler det, bortsett fra det mikrobielle livet under jorden.
Dr. Levan: Ja, absolutt, det gjør det virkelig. Virkningen for oss er at du vil ha den ganske paradoksale situasjonen at nitrogenoksidene som ble skapt i atmosfæren, faktisk kan blokkere det optiske lyset, slik at du vil ha global avkjøling. Du har problemer med fotosyntesen av planter og sånt. Men på grunn av at ozonlaget blir ødelagt, vil du ha en stor strøm av ultrafiolett lys som virkelig vil skade alle liv som måtte oppstå. Og slik ville det drastisk påvirke evolusjonsprosessen. Hvorvidt det er mulig for oss å utvikle oss tilstrekkelig til å leve gjennom det, er veldig usannsynlig.
Fraser: Tror forskere at det er ansvarlig for noen utryddelseshendelser i fortiden?
Dr. Levan: Det har vært mye diskusjon rundt dette. Det er klart den mest omtalte utryddelsen er dinosaurene, og mange mennesker tror nå at det sannsynligvis var en asteroidehit utenfor jorden eller noe sånt. Det var helt sikkert en utryddelsesbegivenhet for rundt 400 millioner år siden som folk har snakket om kanskje skyldes en gammastråle. Det er klart det er veldig usikkert når du ser tilbake og prøver å se gjennom fossilprotokollen, men absolutt det har blitt snakket om gammastråleutbrudd på grunn av det faktum at de er mindre vanlige enn supernova, de kan påvirke deg over en så stor volum jorden som folk har snakket om at utryddelser fra tidligere skyldes gammastråleutbrudd.
Fraser: Ok, nå har jeg blitt lovet noen gode nyheter. Legg det på meg.
Dr. Levan: Det vi har gjort er å studere mange av disse utbruddene, omtrent 40 av dem. Nå er dette gammastråleutbrudd som du kan slappe av, de er så langt unna at de faktisk er vanskelige å se med selv de største teleskopene i verden. Men det vi kan studere fra dem, er typen galakse som de skjer i. Og så Melkeveien, som er vår galakse, kalles en storslått designspiral. Det er en flott stor, veldig massiv galakse. Når du ser på hvilke typer galakser disse har en tendens til å forekomme, oppdager du at de alltid er i disse små, rotete, veldig uregelmessige galakser som har en veldig lav masse, som er veldig ulikt Melkeveien. Og grunnen til dette er at Melkeveien har mye av det vi kaller metaller. Når astronomer snakker om metaller, mener vi ikke ting som aluminium eller jern, eller ting som det. Vi mener egentlig noe tyngre enn hydrogen eller helium. Og for å få liv, må du ha karbon og oksygen og ting som det som er veldig sjeldent i de små galaksene som har gammastråleutbrudd. Og det du innser når du ser på det, er at små galakser er avgjørende for å skape gammastråleutbrudd, fordi det du i utgangspunktet trenger, er veldig massive stjerner som danner sorte hull, og det er mye lettere å gjøre det i disse små galaksene som har veldig få metaller. Og hva det egentlig betyr er at selv om vi har hatt det i det siste, skjer gammastråler ikke i galakser som våre egne.
Fraser: Jeg vet at nyere forskning viser oss noen stjernedannende regioner i satellittgalakser i nærheten til Melkeveien som bygger opp stjerner som er 50-80 ganger solens masse, så er de gode kandidatene eller er det noe med tyngre elementer?
Dr. Levan: Ja, så det er noe veldig spesifikt med de tyngre elementene. Når du har tyngre elementer i en stjerne, påvirker den utviklingen av stjernen veldig grunnleggende. Og det som skjer er at disse tunge elementene har det vi kaller stjernevind; ganske sterk stjernevind. Og hva dette betyr er at de skyver av alt materialet som er utenfor dem. Så selv om de starter livet som veldig massive stjerner, når de avslutter livet, har de faktisk mistet mye av den massen at de ikke lenger er massive nok til å danne sorte hull. Og slik at de faktisk danner disse nøytronstjernene som normale supernovaer. Så det er veldig liten tvil om at disse massive stjernene du ser og de massive stjernedannende regionene du ser kommer til å danne supernovaer, fordi de er mye lenger borte, de er ingen trussel for oss. Og på grunn av sin stellare vind, vil de miste så mye av massen at de ikke kan lage sorte hull, og slik at de ikke kan få gammastråleutbrudd.
Fraser: Siden alle gammastråleutbrudd har blitt sett over hele universet, er det nesten som en funksjon av alderen - når du ser lenger bort, ser du tilbake i tid. Vi pleide å ha gammastråleutbrudd, men de skjer bare ikke lenger.
Dr. Levan: Ja, veldig mye. Når stjernene utvikler seg, lager du tydeligvis din første generasjon stjerner. Alle metaller, alle atomene du ser rundt deg, i kroppen din, i bygningen, og alt slikt, er laget av supernovaeksplosjoner i fortiden. De beriker alt rundt seg, og så er det en annen generasjon stjerner som er laget av det, og så videre. Når du ser tilbake på universet, var det mindre av disse metallene rundt, og mindre av disse tunge elementene, og det tidlige universet er et mye mer lovende sted å lete etter gammastråleutbrudd enn universet slik vi ser det nå. hvor bare gammastråleutbrudd forekommer i små galakser der det ikke har vært så mye stjernedannelse så lenge som det har vært i Melkeveien.
