Taiteilijan vaikutelma gammasäteen purskeesta räjähtää lähellä maata. Klikkaa suurentaaksesi.
Elämme vaarallisessa maailmankaikkeudessa. Lisää nyt gammasätepurskeet luetteloon - ne universumin tehokkaimmat räjähdykset. Jopa 10 sekuntia säteilyä yhdestä näistä tapahtumista olisi tappava takaisku elämälle maan päällä. Ennen kuin aloitat etsimään toista planeettaa elää, tohtori Andrew Levan Hertforshiren yliopistosta on täällä selittämään lähellä olevan räjähdyksen todennäköisyyksiä. Näyttää siltä, että kertoimet ovat meidän eduksemme.
Kuuntele haastattelua: Olemme turvassa gammasäteilystä (6,0 Mt)
Tai tilaa Podcast: universetoday.com/audio.xml
Mikä on podcast?
Fraser Cain: Nyt haluan oppia kuinka turvallinen olen gammasäteilyltä, mutta voitko ensin antaa selittäjälle, mitkä nämä räjähdykset ovat?
Dr. Andrew Levan: Gammasäteilypurskaukset olivat todella mysteeri suurimmalle osalle viimeisen 30 vuoden ajan. Ne havaittiin ensimmäisen kerran vuonna 1967 satelliittien avulla, jotka käynnistettiin etsimään todisteita avaruudessa tapahtuvista ydinkokeista. Joten 1960-luvulla molemmat osapuolet - venäläiset ja amerikkalaiset - olivat huolestuneita, olemme huolissamme siitä, että vastapuoli saattaa kokeilla ydinaseita jossain avaruudessa. Ja niin, oli testikieltosopimus, joka kielsi tämän, ja sitten käynnistettiin erilaisia satelliitteja, jotta ne voisivat havaita näiden testien allekirjoituksen. Ja nämä testit olisivat antaneet allekirjoituksen, joka olisi ollut purske gammasäteitä. Ja niin satelliitit käynnistettiin etsimään tätä. He eivät koskaan nähneet ydinkokeista mitään gammasäteitä, mutta he löysivät nämä erittäin kirkkaat räjähdykset, joita ei tapahtunut missään aurinkokunnassa. Ei liity mihinkään tapahtuvasta, mikä oli ilmeistä; ei oikeastaan Kuu tai mikään planeetoista tai mitään vastaavaa. Ja niin nämä olivat ensimmäiset havaitut gammasäteilypurskeet.
Useimpien seuraavien 20 tai 30 vuoden aikana se oli todella kaikkea mitä tiesimme heistä; nämä outoja selittämättömiä korkean energian säteilyn välähdyksiä. Tämä on valoa ja aallonpituudet ovat paljon lyhyemmät kuin lääketieteellisissä kuvissa käytettävät röntgensäteet. Ja heitä oli sen vuoksi erittäin vaikea määritellä. Joten emme oikeasti tienneet missä he olivat, olipa he missä tahansa lähellä meitä vai olivatko he kaukana. Ja sitten 1990-luvun lopulla onnistuimme vihdoin määrittelemään niiden alkuperän optisilla säteilyillä, normaalilla valolla, ja se osoitti, että ne olivat uskomattoman kirkkaita räjähdyksiä, joita tapahtuu kaukaisessa maailmankaikkeudessa, joten puhut siitä, että katsot taaksepäin vain muutaman sadan miljoonan vuoden kuluttua isosta räjähdyksestä - 95% paluusta maailmankaikkeuden kautta.
Ja niin, se oli eräänlainen ensimmäinen läpimurto. Ja sitten seuraavien vuosien aikana tajutaan, että nämä gammasäteilypurskaukset olivat tosiasiallisesti aiheuttaneet erittäin massiivisen tähden romahtamisen. Joten kun puhut erittäin massiivista, puhut itse asiassa noin 20-30 kertaa raskaampaa kuin aurinko. Ja mitä näille tähtiille tapahtuu, on se, että ne palavat tai sulavat vetyä raskaammiksi elementeiksi ytimessään. Ja lopulta tämä prosessi pysähtyy, ne putoavat itsensä sisään, muodostavat mustan aukon, ja juuri se prosessi luo gammasäteen purskeen.
Fraser: Se kuulostaa hyvin samanlaiselta kuin supernoovan räjähdys. Joten mikä ero on?
Dr. Levan: No, todellakin, monet gammasätepurskeet ovat supernoova-räjähdyksiä. Joten ne ovat vain osa supernovaa. Supernovat tapahtuvat, kun tähdet, jotka ovat enemmän kuin Auringon massaa kahdeksankertaiset, loppuvat ydinpolttoaineelta ja romahtavat, mutta suurimman osan ajasta ne muodostavat neutronitähden eikä mustan aukon. Nyt neutronitähti on vain hieman vähemmän äärimmäinen esine, mutta se on silti erittäin äärimmäinen. Ja niin se on enemmän tai vähemmän auringon massa, mutta romahti alueelle, joka on vain 10 mailin poikki. Mutta mitä tapahtuu on, että saat tosiasiassa paljon vähemmän energiaa. Ja joten kun sinulla on nämä erittäin massiiviset tähdet, joista tulee gammasäteilypurskeita, näiden gammasäteiden energia laukeaa suihkussa. Joten se on kuin letku, joka osoitettaisiin suoraan kohti sinua, ja se menee pohjimmiltaan ulos tähden napaista kummassakin päässä. Se valaisee taivasta erittäin kirkkaana lähteenä. Mutta se valaisee vain muutaman prosentin taivaasta. Ja siellä gammasäteet säteilevät, ja se tekee gammasäteen purskeesta. Ja vain muutama supernovan tyyppi on gamma-säteilypurskeen aiheuttavia, jotka luovat sekä mustia reikiä että suihkun luomiseksi tarvittavat olosuhteet. Ja sitten gammasäteen purskeet ovat paljon kirkkaampia kuin normaalit supernovat, joita näemme.
Fraser: Ja olla lähellä näitä on melko vaarallinen paikka olla. Kuinka vaarallinen se on ja kuinka kaukana tuhoamisalue on?
Dr. Levan: Ihmiset puhuvat supernovista ja he puhuvat gammasäteen purskeista vaarallisiksi maapallolle. Supernovan on oltava todella lähellä; sen on oltava noin 10 parsecin sisällä meistä (tai 30 valovuotta). Siinä ei todellakaan ole kovin paljon tähtiä. Nyt gammasätepurskeilla on niin paljon valoisampia, että se voisi olla 30 tai 40 000 valovuoden päässä meistä. Joten se on puolivälissä galaksin. Jos joku menisi galaksin keskelle ja koskettaisi maapalloa, se olisi meille uskomattoman vaarallinen asia. Koska mitä tapahtuisi, jos meille iskevä korkea energiasäteily ionisoisi korkeaa ilmakehää ja tuottaisi paljon uusia, melko ilkeitä typen oksideja, jotka aiheuttaisivat happosateita. Se tuhoaisi otsonikerroksen ja samaan aikaan se suihkuttaisi sitä kohti olevaa maapallon puolta uskomattoman suurella annoksella ultraviolettisäteilyä.
Fraser: Jos jokin näistä sammuu galaksissasi, se on valtava takaisku elämälle. En voi kuvitella paljoa, mikä kestäisi tämän, paitsi maan alla sijaitsevan mikrobien elämän.
Dr. Levan: Kyllä, ehdottomasti, se todella toimii. Vaikutus meille on, että sinulla olisi melko paradoksaalinen tilanne, että ilmakehään syntyneet typen oksidit voisivat todella estää optisen valon, joten sinulla olisi globaali jäähdytys. Sinulla olisi ongelmia kasvien fotosynteesillä ja vastaavilla esineillä. Mutta samaan aikaan, koska otsonikerros tuhoutuu, sinulla olisi korkea ultraviolettivalon virta, joka todella vahingoittaisi mitä tahansa sen kohtaamaa elämää. Ja niin se vaikuttaisi rajusti evoluutioprosessiin. On hyvin epätodennäköistä, onko meillä mahdollista kehittyä riittävästi selviytyäksesi siitä.
Fraser: Katsooko tutkijoiden olevan vastuussa jo olemassa olevista sukupuuttoon johtaneista sukupuuttoon?
Dr. Levan: Tästä on keskusteltu paljon. Ilmeisesti eniten puhunut sukupuuttoon on dinosaurus ja monet ihmiset uskovat nyt, että se oli todennäköisesti asteroidi osuma maan ulkopuolelta tai jotain sellaista. Noin 400 miljoonaa vuotta sitten tapahtui sukupuuttoon sukupuuttoon liittyvä tapahtuma, josta ihmiset ovat puhuneet mahdollisesti johtuvan gammasäteen purskeesta. On selvää, että on hyvin epävarmaa, kun katsot taaksepäin ja yrität katsoa fossiilitietoja, mutta varmasti gamma-säteilypurskeista on puhuttu, koska ne ovat vähemmän yleisiä kuin supernoova, ne voivat vaikuttaa sinuun yli niin suuren levitä maata, josta ihmiset ovat puhuneet aiemmista sukupuuttoista johtuen gammasäteen purskeista.
Fraser: Okei, nyt minulle on luvattu hyviä uutisia. Aseta se minulle.
Dr. Levan: Mitä olemme tehneet, on tutkittu paljon näitä purskeita, noin 40 niistä. Nyt nämä ovat gammasäteilypurskeita, joiden avulla voit rentoutua, ne ovat niin kaukana, että niitä on todella vaikea nähdä jopa maailman suurimmilla kaukoputkilla. Mutta mitä voimme tutkia heiltä, on galaksityyppi, jossa niitä tapahtuu. Ja niin Linnunrataa, joka on galaksiamme, kutsutaan suureksi suunnittelukpiraaliksi. Se on hieno iso, erittäin massiivinen galaksi. Nyt kun tarkastelet galaksityyppejä, joissa niissä yleensä esiintyy, huomaat, että ne ovat aina näissä pienissä, sotkuisissa, hyvin epäsäännöllisissä galakseissa, joiden massa on erittäin pieni ja jotka ovat hyvin erilaisia kuin Linnunrata. Ja syy tähän on, että Linnunradalla on paljon niin kutsuttuja metalleja. Nyt kun tähtitieteilijät puhuvat metalleista, emme oikein tarkoita asioita kuten alumiinia tai rautaa tai sellaisia. Tarkoitamme todella kaikkea raskaampaa kuin vety tai helium. Ja niin, jotta sinulla olisi elämää, sinulla on oltava hiiltä ja happea ja sellaisia asioita, jotka ovat hyvin harvinaisia pienissä galakseissa, joissa gammasätepurskaukset alkavat lähteä. Joten mitä huomaat katsomalla sitä, että pienet galaksit ovat elintärkeitä gammasäteilypurskeiden luomiseksi, koska tarvitset pohjimmiltaan erittäin massiivisia tähtiä, jotka muodostavat mustia reikiä, ja se on paljon helpompaa tehdä näissä pienissä galakseissa, joissa on hyvin vähän metalleja. Ja mitä tämä tarkoittaa pääasiassa on, että vaikka aiemmin on ollut, gammasäteen purskeita ei vain tapahdu omien kaltaisissa galakseissa.
Fraser: Tiedän, että jotkut viimeaikaiset tutkimukset osoittavat meille joitain tähtiä muodostavia alueita lähistöllä olevissa Linnunradan satelliittigalakseleissa, jotka rakentavat tähtiä, jotka ovat 50–80-kertaisia auringon massaan, samoin ovat nuo hyvät ehdokkaat vai onko jotain raskaammat elementit?
Dr. Levan: Kyllä, joten raskaammissa elementeissä on jotain hyvin erityistä. Kun tähdellä on raskaampia elementtejä, se todella vaikuttaa tähden evoluutioon hyvin perusteellisesti. Ja niin tapahtuu, että näillä raskailla elementeillä on niin kutsuttu tähtituulet; melko voimakkaat tähtituulet. Ja mitä tämä tarkoittaa, että he työntävät pois kaiken heidän ulkopuolella olevan materiaalin. Joten vaikka he alkavat elämänsä erittäin massiivisina tähtiä, elämänsä loppuessa mennessä he ovat todella menettäneet suuren osan massasta, etteivät he enää ole tarpeeksi massiivisia muodostamaan mustia reikiä. Ja niin he todella muodostavat nämä neutronitähdet normaaleiksi supernovoiksi. Joten on hyvin vähän epäilystäkään siitä, että nämä näkemäsi massiiviset tähdet ja näkemäsi massiiviset tähdet muodostavat alueet muodostavat supernoovia, koska ne ovat paljon kauempana, ne eivät ole meille uhka. Ja tähtituulensa vuoksi he menettävät niin suuren osan massastaan, etteivät he pysty tekemään mustia reikiä, joten he eivät voi tehdä gammasäteilyä.
Fraser: Koska kaikki gammasäteiden purskeet on nähty koko maailmankaikkeudessa, onko se melkein ikän funktio - kun katsot kauemmas, katsot taaksepäin taaksepäin. Meillä oli tapana gammasäteen purskeita, mutta niitä ei enää tapahdu enää.
Dr. Levan: Kyllä, niin paljon. Tietysti, kun tähdet kehittyvät, teet ensimmäisen sukupolvenne tähtiä. Kaikki metallit, kaikki atomit, jotka näet ympärilläsi, kehossasi, rakennuksessa ja kaikki tällainen, on tehty aiemmin supernoova-räjähdyksistä. He rikastuttavat kaikkea ympärillään, ja sitten on olemassa uusi sukupolven tähtiä, jotka on valmistettu siitä ja niin edelleen. Ja joten kun katsot taaksepäin maailmankaikkeuteen, ympärillä oli vähemmän näitä metalleja ja vähemmän näitä raskasia elementtejä, ja niin varhainen maailmankaikkeus on paljon lupaavampi paikka etsiä gammasäteilypurskeita kuin maailmankaikkeus, sellaisena kuin näemme sen nyt. missä vain gammasäteen purskeita esiintyy pienissä galakseissa, joissa tähtiä ei ole muodostunut niin kauan kuin Linnunradalla on ollut.
