Gammasäteilypurskaukset ovat maailmankaikkeuden voimakkaimpia tapahtumia, jotka syttyvät, kun tähdet kuolevat massiivisissa räjähdyksissä tai kun ne sulautuvat… massiivisiin räjähdyksiin.
Näiden väkivaltaisten kosmisten räjähdysten tapahtuessa ne käyttäytyvät kuin kosmiset majakat ja vapauttavat säteilyjä maailmankaikkeuden kirkkaimmasta valosta sekä neutriinotulvan, ne viisaat, aavemaiset hiukkaset, jotka liukuvat maailmankaikkeuden läpi lähes täysin huomaamatta.
On selvää, et halua altistua yhdelle näistä tappavista, DNA: ta paistavista energiapurskeista. Mutta fyysikot ajattelivat, että gammasäteilypurskaukset olivat vaarallisia vain, jos olit yhden räjähdyksestä tulevan suihkun kapealla tiellä. Valitettavasti uusi tutkimus, joka on päivitetty arXiv-tietokantaan 29. marraskuuta (mutta jota ei vielä ole vertaisarvioitu), viittaa siihen, että nämä purkaukset ovat huonoja uutisia ympäri ja saattavat lähettää tappavia säteitä paljon laajemmassa kulmassa kuin aiemmin ajateltiin.
Kosminen gammasädetehtaat
Vuosikymmenien aikana tähtitieteilijät ovat tunnistaneet kahta tyyppistä taivaanvälistä gammasäteilyä (lyhyinä kutsutaan GRB: ksi): pitkiä, jotka kestävät yli 2 sekuntia (jopa useita minuutteja) ja lyhyitä, jotka kestävät alle 2 sekuntia. Emme ole aivan varmoja siitä, mikä aiheuttaa GRB: n esiintymisen avaruudessa, mutta ajatellaan, että pitkät syntyy, kun maailmankaikkeuden suurimmat tähdet kuolevat supernoova-räjähdyksissä, jättäen taakseen neutronitähtiä tai mustia reikiä. Tällainen katastrofinen kuolema vapauttaa sokeasti valtavia määriä energiaa suhteellisessa salamassa, ja voila! Gammasäde purskuu.
Toisaalta lyhyiden GRB: n ajatellaan olevan peräisin täysin erilaisesta mekanismista: kahden neutronitähden sulautumisesta. Nämä tapahtumat eivät ole läheskään yhtä voimakkaita kuin heidän supernova-serkkunsa, mutta ne vievät paikallisesti tarpeeksi tuhoa tuottamaan gammasäteilyä.
Suihkumoottorin sisällä
Silti, kun neutronitähdet törmäävät, se on ruma asia. Jokainen neutronitähti painaa useita kertoja maan auringon massasta, mutta tämä massa puristetaan palloksi, joka ei ole leveämpi kuin tyypillinen kaupunki. Iskunhetkellä kahden tällaisen esineen välillä ne kiertävät kiihkeästi toisiaan terveellä murto-osalla valon nopeutta.
Seuraavaksi neutronitähdet sulautuvat muodostaen joko suuremman neutronitähden tai, jos olosuhteet ovat oikeat, mustan aukon, jättäen jälkeensä tuhoamispolun ja edellisen kataklysmin roskat. Tämä ainerengas romahtaa entisen neutronitähden ruumiille, muodostaen niin kutsutun lisääntymislevyn. Äskettäin muodostetun mustan aukon tapauksessa tämä levy syöttää hirviötä hylkykasan sydämessä nopeudella, joka on jopa muutama auringonpainoinen kaasu sekunnissa.
Kun kaikki energia ja materiaali pyörivat ympäri ja kaatavat järjestelmän keskelle, monimutkainen (ja huonosti ymmärrettävä) sähköisten ja magneettisten voimien tanssi käärii materiaalin ja käynnistää kyseisen aineen suihkut ytimeen ja pois ytimestä, kehruuakselia pitkin keskeisestä esineestä ympäröivään järjestelmään. Jos nuo suuttimet murtuvat, ne näyttävät jättiläisiltä, lyhyiltä valonheittimiltä, jotka kilpailevat törmäyksestä. Ja kun nämä valonheittimet sattuvat osoittamaan maan päälle, saamme gammasäteiden pulssin.
Mutta nuo suihkut ovat suhteellisen kapeita, ja niin kauan kuin et näe GRB: tä päällä, sen ei pitäisi olla niin vaarallinen, eikö niin? Ei niin nopeasti.
Neutrino-tehdas
Osoittautuu, että suihkut muodostuvat ja siirtyvät pois neutronitähtien sulautumisen kohdalta sotkuisella, monimutkaisella tavalla. Kaasupilvet kääntyvät ja sotkeutuvat toisiinsa, eikä säteily- ja materiaalivirrat keskeisestä mustasta reiästä tule tyylikkäässä ja siistissä linjassa.
Tuloksena on täydellinen, tuhoisa kaaos.
Uudessa tutkimuksessa pari astrofysiikan tutkijaa tarkasteli näiden järjestelmien yksityiskohtia törmäystapahtuman jälkeen. Tutkijat kiinnittivät tarkkaan huomiota massiivisten kaasupilvien käyttäytymiseen, kun ne törmäävät itsensä päälle pakenevien suihkumoottorien virralla.
Joskus nämä kaasupilvet törmäävät toisiinsa, muodostaen iskuaaltoja, jotka voivat kiihdyttää ja voimistaa omia säteily- ja korkeaenergisia hiukkasia, joita kutsutaan kosmisiksi säteiksi. Nämä säteet, jotka koostuvat protoneista ja muista raskaista ytimistä, saavat tarpeeksi energiaa kiihtyäkseen melkein valon nopeuteen, joten ne voivat tilapäisesti sulautua tuottamaan eksoottisia ja harvinaisia hiukkasyhdistelmiä, kuten pioneja.
Sitten pionit hajoavat nopeasti neutriinojen suihkuiksi, pieniksi hiukkasiksi, jotka tulvavat maailmankaikkeuden, mutta tuskin koskaan vuorovaikutuksessa muiden aineiden kanssa. Ja koska näitä neutriinoja tuotetaan suihkun kapean alueen ulkopuolella, joka räjähtää pois GRB: stä itse, ne voidaan nähdä myös silloin, kun emme saa täydellistä gammasäteilyä.
Itse neutriinot ovat merkki siitä, että hurja, tappava ydinreaktio tapahtuu kauempana suihkukoneiden keskustasta. Emme vielä tiedä tarkalleen, kuinka pitkälle vaaravyöhyke ulottuu, mutta parempi turvallisuus kuin pahoillamme.
Joten, yhteenveto: Älä vain mene minnekään lähellä törmääviä neutronitähtiä.
Paul M. Sutter on astrofysiikkaOhion osavaltion yliopisto, isäntäKysy avaruusasemalta jaAvaruusradio, ja kirjoittajaPaikkasi maailmankaikkeudessa.
