Kas gammakiirguse purunemine võiks hävitada maakera elu?

Kõigist kosmilistest katastroofidest, mis võivad meie planeeti mõjutada, on gammakiirgusest põhjustatud kiirgusrünnak kindlasti üks äärmuslikumaid. GRB-d, nagu neid nimetatakse, on võimsad sündmused, mis vabastavad tohutul hulgal gammakiiri. Need on teadaolevate surmavaimate kiirguste hulgas. Kui inimene juhtus olema gammakiirgust tootva objekti lähedal, oleks ta hetkega praetud. Kindlasti võib gammakiirguse purunemine mõjutada elu DNA-d, põhjustades geneetilisi kahjustusi juba kaua pärast purske lõppu. Kui selline asi Maa ajaloos juhtus, oleks see võinud muuta meie planeedi elu arengut.

Hea uudis on see, et Maa lõhkamine GRB poolt on üsna ebatõenäoline sündmus. Sellepärast, et need purunemised toimuvad nii kaugel, et tõenäosus ühele kahju tekitada on üsna väike. Siiski on need põnevad sündmused, mis köidavad alati astronoomide tähelepanu.

Gammakiirguslõhkemine on kaugetes galaktikates toimuvad hiiglaslikud plahvatused, mis saadavad võimsalt energeetiliste gammakiirte sülemeid. Tähed, supernoovad ja muud kosmoseobjektid kiirgavad oma energiat erinevates valguse vormides, sealhulgas nähtavates valgus, röntgen, gammakiired, raadiolainedja neutriinod, kui nimetada mõnda. Gammakiirguspursked suunavad oma energia kindlale lainepikkusele. Selle tagajärjel on need ühed kõige võimsamad sündmused universumis ja neid tekitavad plahvatused on ka nähtava valguse korral üsna eredad.

Mis põhjustab GRB-sid? Pikka aega jäid nad üsna salapäraseks. Nad on nii eredad, et alguses arvasid inimesed, et võivad olla väga lähedal. Nüüd selgub, et paljud on väga kauged, mis tähendab, et nende energia on üsna kõrge.

Astronoomid teavad nüüd, et ühe sellise puhangu tekitamiseks on vaja midagi väga imelikku ja massilist. Need võivad tekkida kahe tugevalt magnetiseeritud objekti korral, näiteks mustad augud või neutronitähed põrkuvad, nende magnetväljad ühinevad. See tegevus loob tohutud joad, mis koondavad kokkupõrkest voolavad energeetilised osakesed ja footonid. Düüsid ulatuvad paljudesse valgusaastatesse. Mõelge neile nagu Star Treksarnased faasipursked on ainult palju võimsamad ja ulatuvad peaaegu kosmilises mõõtkavas.

Gammakiirguse purunemise energia on fokuseeritud mööda kitsast kiirt. Astronoomid väidavad, et see on "kollimeeritud". Kui supermassiivne täht variseb, võib see tekitada pikaajalise plahvatuse. Kahe musta augu või neutrontähe kokkupõrge tekitab lühiajalisi purunema. Kummalisel kombel võivad lühiajalised purunemised olla vähem kollimeeritud või mõnel juhul mitte üldse fokuseeritud. Astronoomid töötavad endiselt selle nimel, et välja selgitada, miks see võib olla.

Plahvatuse energia kollimine tähendab, et suur osa sellest koondub kitsasse valgusvihku. Kui Maa juhtub fokuseeritud lööklaine vaateväljas, tuvastavad instrumendid GRB kohe. Tegelikult tekitab see ka nähtava valguse ereda lööklaine. Pikaajaline GRB (mis kestab üle kahe sekundi) suudab toota (ja fokuseerida) sama palju energiat, mis tekiks siis, kui 0,05% Päikesest muutuks hetkega energiaks. Nüüd on see tohutu lööklaine!

Sellise energia tohutust on raske mõista. Kuid kui nii palju energiat otse poole universumi poole kiirgab, võib see siin Maa peal palja silmaga nähtav olla. Õnneks pole enamik GRB-sid meile nii lähedal.

Üldiselt tuvastavad astronoomid umbes ühe purske päevas. Kuid nad tuvastavad ainult neid, mis kiirgavad nende kiirgust Maa üldises suunas. Nii näevad astronoomid tõenäoliselt vaid väikest protsenti universumis esinevate GRB-de koguarvust.

See tekitab küsimusi GRB-de (ja neid põhjustavate objektide) jaotumise kohta ruumis. Nad sõltuvad suuresti tähte moodustavate piirkondade tihedusest, samuti galaktika vanusest (ja võib-olla ka muudest teguritest). Ehkki enamik näib esinevat kaugetes galaktikates, võib see juhtuda lähedal asuvates galaktikates või isegi meie endi territooriumil. GRB-d Linnuteel näivad siiski üsna haruldased.

Praeguste hinnangute kohaselt toimub meie galaktikas või lähedalasuvas galaktikas umbes kord viie miljoni aasta jooksul gammakiirguse purunemine. Siiski on üsna tõenäoline, et kiirgus ei mõjuta Maad. Et see mõju avaldaks, peab see toimuma meile üsna lähedal.

Kõik sõltub kiirgusest. Isegi gammakiirguse purskele väga lähedal asuvaid objekte võivad mõjutada need, kui nad pole kiirteel. Kui aga objekt on selles suunas võivad tulemused olla laastavad. On tõendeid, mis viitavad sellele, et mõnevõrra läheduses asuv GRB võis aset leida umbes 450 miljonit aastat tagasi, mis võis põhjustada massilise väljasuremise. Selle tõendusmaterjal on siiski visandlik.

Lähedal asuva gammakiirguse purunemine, mida tala otse Maa peal on, on üsna ebatõenäoline. Kui see siiski aset leiaks, sõltub kahju suurus sellest, kui lähedal purunemine on. Eeldades, et üks neist toimub Linnutee galaktika, kuid meie päikesesüsteemist väga kaugel ei pruugi asjad olla nii halvad. Kui see juhtub suhteliselt lähedal, sõltub see sellest, kui suurt osa tala Maa ristub.

Kui gammakiirgus oleks otse Maa peal, hävitaks kiirgus olulise osa meie atmosfäärist, eriti osoonikihi. Plahvatusest voolav footon põhjustab keemilisi reaktsioone, mis põhjustavad fotokeemilise sudu. See kahandaks meie kaitset veelgi kosmilised kiired. Siis on veel surmavad kiirgusdoosid, mida pinna elu kogeks. Lõpptulemuseks oleks enamuse meie planeedil elavate liikide massiline väljasuremine.

Õnneks on sellise sündmuse statistiline tõenäosus väike. Tundub, et Maa asub galaktika piirkonnas, kus ülikerged tähed on haruldased, ja binaarne kompaktsed objektide süsteemid pole ohtlikult lähedal. Isegi kui meie galaktikas juhtus GRB, on tõenäosus, et see oleks suunatud otse meile, üsna harva.

Ehkki GRB-d on universumi kõige võimsamad sündmused, millel on jõud hävitada elu mis tahes planeedil, mis on selle teekonnal, oleme me üldiselt väga turvalised.

Astronoomid jälgivad GRB-sid kosmoselaevade orbiidil, näiteks FERMI missioonil. See jälgib kõiki kosmilistest allikatest kiirgavat gammakiirt, nii meie galaktikas kui ka kosmose kaugetes ulatustes. See on ka omamoodi sissetulevate purunemiste "varajane hoiatamine" ning mõõdab nende intensiivsust ja asukohta.

Toimetanud ja värskendanud Carolyn Collins Petersen.