Kedy Zem zastihne gama záblesk a prečo všetko živé zomrie

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Ako píše Plait v Death From Above, záblesk gama žiarenia je najvýraznejšou udalosťou od Veľkého tresku. Žiadny takýto výbuch sa neopakuje ďalší, ale všetky vznikajú v dôsledku katastrof galaktického rozsahu: keď veľmi veľké hviezdy zomrú, prestanú „horieť“a zrútia sa pod vplyvom vlastnej gravitácie alebo pravdepodobne v dôsledku zrážky dvoch neutrónových hviezd. (objekty veľkosti mesta, ale s hmotnosťou ako jedno alebo dve Slnká).

V takýchto prípadoch je energia vyvrhovaná nie rovnomerne vo všetkých smeroch, ale v nasmerovaných lúčoch. Táto udalosť je taká grandiózna, že ju možno niekedy vidieť voľným okom na miliardy (!) svetelných rokov. Čo sa stane, ak takýto lúč dopadne na Zem?

Predpokladajme, že GRB sa stalo veľmi blízko: 100 svetelných rokov ďaleko. Aj pri takejto tesnej vzdialenosti by bol priemer lúča vzplanutia gama žiarenia obrovský, 80 biliónov km. To znamená, že celá Zem, celá slnečná sústava by ňou bola pohltená, ako piesočná blcha zachytená cunami.

Našťastie GRB sú relatívne krátke, takže lúč nás zasiahne za menej ako sekundu až niekoľko minút. Priemerný výbuch trvá asi desať sekúnd.

V porovnaní s rotáciou Zeme to nie je dlho, takže lúč by zasiahol iba jednu pologuľu. Druhá hemisféra by bola relatívne bezpečná…aspoň na nejaký čas. Najhrozivejšie následky by boli na miestach priamo pod zábleskom gama (kde by bola erupcia viditeľná priamo nad hlavou, v zenite) a minimálne tam, kde by bola erupcia viditeľná na obzore. Ale ako uvidíme, žiadne miesto na Zemi by nebolo úplne bezpečné.

Nespútaná energia, ktorá by bola vyvrhnutá na Zem, je ohromujúca. Toto je viac než najhoršie nočné mory studenej vojny: je to ako odpálenie jednej megatonovej jadrovej bomby zo strany gama záblesku na každých 2,5 km2 planéty. To (pravdepodobne) nestačí na to, aby sa oceány uvarili alebo aby sa odtrhla atmosféra zo Zeme, ale zničenie by bolo nad chápanie.

Majte na pamäti, že toto všetko pochádza z objektu, ktorý sa nachádza vo vzdialenosti 900 biliónov km.

Každý, kto by sa v čase záblesku pozrel na oblohu, mohol oslepnúť, hoci vrchol jasu vo viditeľnom rozsahu by sa pravdepodobne dosiahol až po niekoľkých sekundách – dosť na to, aby cúvol a odvrátil sa. Nie že by to veľmi pomohlo.

Tí, ktorých by v tej chvíli chytili na ulici, by mali veľké problémy. Aj keby sa nespálili horúčavou – a boli by – okamžite by sa smrteľne popálili obrovským prúdom ultrafialového žiarenia. Ozónová vrstva by bola doslova okamžite zničená a UV žiarenie z gama záblesku aj Slnka by sa voľne dostalo na zemský povrch, čím by sa zem, ako aj oceány, stala neúrodnou do hĺbky niekoľkých metrov.

A to len z UV žiarenia a tepla. Zdá sa kruté čo i len spomenúť oveľa, oveľa horšie účinky vystavenia gama a röntgenovému žiareniu.

Namiesto toho trochu odbočme. Záblesky gama žiarenia sú neuveriteľne zriedkavé. Zatiaľ čo sa s najväčšou pravdepodobnosťou niekde vo vesmíre vyskytujú niekoľkokrát denne, samotný vesmír je veľmi veľký. V súčasnosti je pravdepodobnosť, že sa jeden z nich vyskytne vo vzdialenosti 100 svetelných rokov od nás, nulová. Perfektné, absolútna nula. V našej blízkosti nie sú absolútne žiadne hviezdy, ktoré by v princípe mohli generovať záblesk gama žiarenia. Najbližší kandidát na supernovu je ďalej a GRB sú oveľa vzácnejšie ako supernovy.

Cítiť sa lepšie? Dobre. Teraz skúsme realistickejší prístup. Aký je najbližší kandidát na zdroje vzplanutia gama žiarenia?

Na oblohe južnej pologule je voľným okom neprehliadnuteľná hviezda. Volá sa Eta Carinae, alebo jednoducho Eta, slabá hviezda v dave jasnejších hviezd. Jej slabé svetlo však klame a skrýva za sebou zúrivosť. V skutočnosti je vzdialená asi 7 500 svetelných rokov – v skutočnosti je to najvzdialenejšia hviezda, ktorú možno vidieť voľným okom.

Samotná hviezda (v skutočnosti môže byť Eta dvojhviezdnym systémom, dve hviezdy obiehajúce okolo seba. Materiál obklopujúci hviezdu dáva toľko jasu a interferencií, že astronómovia si stále nie sú stopercentne istí) je monštrum: jej hmotnosť môže byť 100 násobok hmotnosti Slnka alebo viac a vyžaruje 5 miliónov krát viac energie ako Slnko – za jednu sekundu vyžaruje toľko svetla, koľko Slnko vyžaruje za dva mesiace. Eta má z času na čas kŕče a vyvrhuje obrovské množstvo hmoty. V roku 1843 dostala taký prudký záchvat, že sa aj na takú veľkú vzdialenosť stala druhou najjasnejšou hviezdou na oblohe. Vymrštilo obrovské množstvo hmoty presahujúce desaťnásobok hmotnosti Slnka pri rýchlostiach presahujúcich 1,5 milióna km/h. Dnes vidíme následky tejto explózie v podobe dvoch obrovských oblakov rozbiehajúcej sa hmoty, podobnej výstrelu z vesmírneho dela. Táto udalosť bola takmer taká silná ako supernova.

Eta má všetky znaky blížiaceho sa GRB. Určite vybuchne ako supernova, ale nie je známe, či to bude záblesk gama žiarenia typu hypernova alebo nie. Treba tiež poznamenať, že ak vybuchne a vyšle gama záblesk, orientácia tohto systému je taká, že lúč nedosiahne Zem. Môžeme to určiť z geometrie oblakov plynu vyvrhnutých počas záchvatu v roku 1843: časti napučiavajúceho plynu sú voči nám naklonené pod uhlom asi 45 ° a akékoľvek záblesky gama žiarenia by smerovali pozdĺž tejto osi. Dovoľte mi to vysvetliť konkrétnejšie: v krátkodobom alebo dokonca strednodobom horizonte nás gama záblesk z Ety alebo inde neohrozuje.

Ale stále je zaujímavé uvažovať o tom, „čo keby“. Čo keby si nás Eta zamerala a zmenila sa na hypernovu? Čo by sa stalo potom?

Opäť nič dobré. Napriek tomu, že by sa jasom k Slnku ani nepriblížil, bol by jasný ako Mesiac, ba dokonca desaťkrát jasnejší. Nedalo by sa na to pozerať bez prižmúrenia, ale ten jas by trval len niekoľko sekúnd alebo minút, takže by pravdepodobne nedošlo k žiadnemu dlhodobému poškodeniu životných cyklov flóry alebo fauny.

Ultrafialový lúč by bol intenzívny, ale krátky. Ľudia vonku by utrpeli mierne spálenie od slnka, ale v budúcnosti pravdepodobne nedôjde k štatisticky významnému zvýšeniu výskytu rakoviny kože.

Ale pri gama a röntgenových lúčoch je situácia úplne iná. Zemská atmosféra by tieto druhy žiarenia absorbovala a následky by boli oveľa horšie ako v prípade blízkej supernovy.

Najpriamejším dôsledkom by bol silný elektromagnetický impulz, oveľa silnejší ako ten, ktorý vznikol na Havaji počas jadrových testov zariadenia Starfish Prime. V tomto prípade by EMP (elektromagnetický impulz - približne TASS) okamžite zničilo akékoľvek netienené elektronické zariadenie na tej pologuli Zeme, ktorá by smerovala k výbuchu. Prestali by fungovať počítače, telefóny, lietadlá, autá, akýkoľvek predmet s elektronikou. To platí aj pre energetické systémy: do elektrických vedení by boli vstrekované obrovské prúdy, ktoré by spôsobili ich preťaženie. Ľudia by boli bez elektriny a bez akýchkoľvek prostriedkov na komunikáciu na diaľku (výbava všetkých satelitov by aj tak zhorela od gama žiarenia). To by nebola len nepríjemnosť, pretože to znamená, že bez elektriny by boli aj nemocnice, hasiči a ďalšie pohotovostné služby.

Ale ako o chvíľu uvidíme, možno nebudeme potrebovať pohotovostné služby …

Dôsledky pre zemskú atmosféru by boli vážne. Vedci túto situáciu podrobne študujú. Pomocou rovnakých modelov opísaných v kapitole 3 a za predpokladu, že GRB pochádza zo vzdialenosti Ety, určili, aké budú dôsledky. A tieto dôsledky nie sú vôbec povzbudivé.

Ozónová vrstva by bola silne zasiahnutá. Gama lúče z výbuchu by úplne zničili molekuly ozónu. Ozónová vrstva by sa celosvetovo znížila v priemere o 35 % a v niektorých vybraných regiónoch by sa znížila o viac ako 50 %. To je samo o sebe neuveriteľne škodlivé – uvedomte si, že naše súčasné problémy s ozónom sú spôsobené relatívne malým poklesom, len asi 3 %.

Dôsledky sú veľmi dlhodobé a môžu trvať roky – aj po piatich rokoch môže ozónová vrstva zostať o 10 % tenšia. Počas tejto doby by UV žiarenie zo Slnka bolo na zemskom povrchu intenzívnejšie. Mikroorganizmy, ktoré tvoria chrbticu potravinového reťazca, sú naň veľmi citlivé. Mnohí by zomreli, čo by viedlo k prípadnému vyhynutiu iných druhov vyššie v potravinovom reťazci.

K tomu všetkému červenohnedý oxid dusičitý generovaný zábleskom gama žiarenia z Eta Carina (pozri kapitoly 2 a 3) by výrazne znížil množstvo slnečného žiarenia dopadajúceho na Zem.

Presné dôsledky toho je ťažké určiť, ale zdá sa pravdepodobné, že zníženie množstva slnečného žiarenia na celej Zemi čo i len o niekoľko percent (oxid dusičitý by sa rozšíril do celej atmosféry) by viedlo k výraznému ochladeniu Zeme a by sa pravdepodobne mohol stať iniciačným faktorom doby ľadovej.

Navyše v chemickej zmesi by bolo dostatok kyseliny dusičnej, ktorú by kyslé dažde predstavovali, a to by malo teoreticky aj ničivé následky na životné prostredie.

Ďalej je tu problém so subatomárnymi časticami (kozmickým žiarením) z výbuchu. Aké škody by od nich vznikli, nie je konkrétne známe. Ako sme však diskutovali v kapitolách 2 a 3, vysokoenergetické častice môžu mať na Zemi rôzne dôsledky. Výbuch gama žiarenia vzdialený 7500 svetelných rokov by poslal do našej atmosféry obrovské množstvo subatomárnych častíc a tie by leteli rýchlosťou o niečo menšou ako je rýchlosť svetla. Len pár hodín po objavení sa výbuchu by už vtrhli do našej atmosféry a vyliali spŕšku miónov. Neustále pozorujeme mióny prilietajúce z vesmíru, no v malom množstve. Neďaleký GRB by však vytvoril množstvo miónov. Jedna skupina astronómov vypočítala, že na zemský povrch cez celú výbušnú pologuľu dopadne až 46 miliárd miónov na cm2. Niečo, čo z toho získate, potom si len pamätajte, že blízky výbuch gama žiarenia je zlý – pozn. autora). Zdá sa, že je to veľa - áno, je to tak. Tieto častice by kaskádovo vypadli z oblohy a boli pohltené tým, čo im príde do cesty. Vzhľadom na to, ako dobre dokážu telesné tkanivá absorbovať mióny, astronómovia, ktorí vykonali výpočet, zistili, že nechránená osoba by dostala dávku žiarenia desaťkrát vyššiu, ako je smrteľná dávka. Skrývanie veľmi nepomôže: mióny môžu preniknúť do vody až do hĺbky takmer 2 km a až 800 m do skál! Preto by bol ovplyvnený takmer celý život na Zemi.

Poškodzovanie ozónovej vrstvy by teda nebolo také veľké. V čase, keď sa to stalo problémom, väčšina zvierat a rastlín na Zemi by už bola dávno mŕtva.

Toto je scenár nočnej mory opísaný na začiatku tejto kapitoly. Kým však začnete panikáriť, pamätajte: možný záblesk gama žiarenia Eta Carina určite nebude nasmerovaný naším smerom. Ale skôr, ako skončíme, poviem, že existuje ďalší možný predchodca gama záblesku, ktorý si musíme zapamätať. Volá sa WR 104 a zhodou okolností je od nás približne rovnako ďaleko ako Eta. WR 104 je binárna sústava, ktorej jednou z hviezd je nafúknutá masívna šelma, ktorá sa blíži ku koncu svojho života. Môže vybuchnúť a vyžarovať gama záblesk a môže byť namierený viac-menej na nás, ale oba tieto predpoklady sú nepresné. S najväčšou pravdepodobnosťou toto monštrum neohrozuje ani nás, no stojí za zmienku.