פודקאסט: אנחנו בטוחים מפיצוצי גמא ריי

רושם אמן של קרן גאמה שהתפוצץ בקרבת כדור הארץ. לחץ להגדלה.
אנו חיים ביקום מסוכן. כעת הוסיפו פרצי קרני גאמה לרשימה - אותם פיצוצים חזקים ביותר ביקום. אפילו 10 שניות של קרינה מאחד מהאירועים הללו יהוו מפלה קטלנית לחיים על כדור הארץ. לפני שתתחיל לחפש אחר כוכב לכת נוסף לחיות בו, ד"ר אנדרו לוון מאוניברסיטת הרטפורשייר כאן כדי להסביר את ההסתברות לפיצוץ סמוך. נראה שהסיכויים לטובתנו.

האזינו לראיון: אנחנו בטוחים מהתפרצויות גמא ריי (6.0 מגה בייט)

או הירשם לפודקאסט: universetoday.com/audio.xml

מה זה פודקאסט?

פרייזר קיין: עכשיו, אני רוצה ללמוד כמה אני בטוח מהתפרצויות קרני גאמה, אבל תחילה אתה יכול לתת את המסביר מה הפיצוצים האלה?

ד"ר אנדרו לוין: התפרצויות קרני גאמה היו באמת תעלומה במשך חלק גדול משלושים השנה האחרונות. הם התגלו לראשונה בשנת 1967 על ידי לוויינים ששוגרו כדי לחפש עדויות לביצוע ניסויים גרעיניים המתרחשים בחלל. אז בשנות השישים דאגה משני הצדדים - הרוסים והאמריקאים - אנו מודאגים שהצד היריב עשוי לבחון נשק גרעיני אי שם בחלל. וכך היה אמנת איסור מבחן שאסרה על כך ואז הושקו לוויינים שונים בכדי שיוכלו לגלות את חתימת הבדיקות הללו. והבדיקות הללו היו נותנות חתימה שהיתה יכולה להיות פרצי קרני גאמה. וכך שוגרו הלוויינים כדי לחפש זאת. הם מעולם לא ראו קרני גאמה מבדיקות גרעיניות, אבל מה שהם מצאו היו הפיצוצים הבהירים האלה שקורים בשום מקום במערכת השמש. לא קשור לשום דבר שקורה שהיה ברור; לא באמת הירח או כוכבי לכת או משהו כזה. וכך היו אלה התפרצויות קרני הגמא הראשונות שהתגלו.

במשך 20 או 30 השנים הבאות, זה באמת כל מה שידענו עליהם; הבזקים לא מוסברים אלה של קרינת אנרגיה גבוהה. זה אור באורך גל קצר בהרבה מצילומי רנטגן בהם משתמשים בתמונות רפואיות. והם היו מאוד קשים בגלל זה לאתר אותם. אז באמת שלא ידענו היכן הם נמצאים, אם הם נמצאים איפשהו בקרבתנו או אם הם כבר רחוק. ואז בסוף שנות התשעים, סוף סוף הצלחנו לאתר את מקורם על ידי פליטות אופטיות, על ידי אור רגיל, וזה הראה שהם פיצוצים עזים להפליא שקורים ביקום הרחוק, אז אתה מדבר על מבט לאחור רק אל כמה מאות מיליוני שנים אחרי המפץ הגדול - 95% מהדרך חזרה בעידן היקום.

וכך, זה היה סוג של פריצת הדרך הראשונה. ואז במהלך השנים הבאות, התברר כי התפרצויות קרני הגמא הללו נגרמו למעשה מהתמוטטות של כוכב מסיבי מאוד. אז כשאתה מדבר מאסיבי מאוד, אתה מדבר על פי 20-30 כבד כמו השמש. ומה שקורה עם הכוכבים האלה הוא שהם שורפים, או ממזגים, מימן לאלמנטים כבדים יותר בליבותיהם. ובסופו של דבר התהליך הזה נעצר, הם נופלים לתוך עצמם, יוצרים חור שחור, וזה התהליך שיוצר פרץ קרני גאמה.

פרייזר: זה נשמע דומה מאוד לתהליך של פיצוץ סופרנובה. אז מה ההבדל?

ד"ר לוין: ובכן, התפרצויות קרני גאמה רבות הן פיצוצי סופרנובה. אז הם רק תת-משנה של סופרנובה. הסופרנובה קורה כאשר כוכבים מאסיביים יותר מכפי שמסת מסת השמש אוזל מדלק גרעיני ומתמוטטים, אך רוב הזמן הם יוצרים כוכב נויטרונים ולא חור שחור. עכשיו כוכב נויטרונים הוא אובייקט מעט פחות קיצוני, אבל הוא עדיין מאוד קיצוני. וכך זהו פחות או יותר מסת השמש, אך התמוטטה לאזור שרוחב עשרה מיילים בלבד. אבל מה שקורה שם הוא שלמעשה מוציאים הרבה פחות אנרגיה. וכך, כשיש לך הכוכבים המסיביים מאוד ההופכים להתפרצות קרני הגמא, האנרגיה מקרני הגמא האלה משוגרת במטוס. אז זה כמו צינור בית שמופנה אליך ישר, והוא בעצם יוצא אל מוטות הכוכב בשני קצותיו. זה מאיר את השמיים כמקור בהיר מאוד. אבל זה רק מאיר כמה אחוזים בודדים מהשמיים. וכאן נפלטים קרני הגמא, וזה מה שגורם לקרני גאמה להתפרץ. ורק סוגים ספורים של סופרנובה הם אלו שיוצרים גם את החורים השחורים וגם את התנאים הנחוצים ליצירת סילון הם אלה שיוצרים את פרץ קרני הגמא. ואז התפרצויות קרני הגמא בהירות בהרבה מהסופרנובות הרגילות שאנחנו רואים.

פרייזר: ולהיות בקרבת מקום זה מקום די מסוכן להיות בו. כמה זה מסוכן וכמה רחוק תחום ההרס?

ד"ר לוין: אנשים מדברים על סופרנובות והם מדברים על התפרצויות קרני גאמה כמסוכנות לכדור הארץ. עבור סופרנובה זה באמת צריך להיות קרוב מאוד; זה צריך להיות בערך 10 פרסקות מאיתנו (או 30 שנות אור). אין באמת הרבה כוכבים בזה. כעת עם התפרצויות קרני גאמה כל כך הרבה יותר זוהרות עד שהיא יכולה להיות רחוקה מאיתנו 30 או 40,000 שנות אור. אז זה באמצע הגלקסיה. אם מישהו ייסע במרכז הגלקסיה וזה יפגע בכדור הארץ, זה יהיה דבר מסוכן להפליא עבורנו. מכיוון שמה שיקרה הוא שקרינת האנרגיה הגבוהה הייתה מכה בנו הייתה מייננת את האטמוספרה הגבוהה ויוצרת המון תחמוצות חנקן חדשות, די מגעילות, אשר תיצור גשם חומצי. זה יהרוס את שכבת האוזון ובאותה עת היה מקלח את צדו של כדור הארץ שפונה אליו במינון גבוה להפליא של קרינה אולטרה סגולה.

פרייזר: אם אחד מאלה יעבור בגלקסיה שלך, זה מפלה עצומה לכל החיים. אני לא יכול לדמיין הרבה שיכול לעמוד בזה, מלבד החיים המיקרוביאלים המחתרתיים.

ד"ר לוין: כן, בהחלט, זה באמת קורה. ההשפעה עבורנו היא שהיית במצב הפרדוקסלי למדי, שתחמוצות החנקן שנוצרו באטמוספרה יכולות למעשה לחסום את האור האופטי, כך שיהיה לכם קירור עולמי. היו לך בעיות עם פוטוסנטיזציה של צמחים ודברים כאלה. אך יחד עם זאת מכיוון שיש הרס של שכבת האוזון, תהיה לך שטף גבוה של אור אולטרה סגול שיכול להזיק לכל החיים שנתקלו בזה. וכך זה ישפיע באופן דרסטי על תהליך ההתפתחות. אם זה אפשרי לנו להתפתח מספיק כדי לעבור את זה מאוד לא סביר.

פרייזר: האם מדענים חושבים שזה אחראי לאירועי הכחדה בעבר?

ד"ר לוין: הרבה דיונים בעניין זה. ברור שההכחדה המדוברת ביותר היא של הדינוזאורים והרבה אנשים מאמינים שככל הנראה מדובר בלהיט אסטרואיד מחוץ לכדור הארץ או משהו כזה. בהחלט היה אירוע הכחדה לפני כ -400 מיליון שנה שאנשים דיברו עליו אולי בגלל פרץ קרני גאמה. ברור שזה מאוד לא בטוח כשאתה מסתכל אחורה ומנסה להסתכל על התיעוד המאובנים, אבל בהחלט שדיברו על התפרצויות קרני גאמה בגלל העובדה שהם פחות נפוצים מסופרנובה, הם יכולים להשפיע עליך בגלל כזה גדול נפח את כדור הארץ שאנשים דיברו עליו כי הכחדות בעבר נובעות מהתפרצויות קרני גאמה.

פרייזר: אוקיי, עכשיו הבטיחו לי חדשות טובות. הנח י את זה עליי.

ד"ר לוין: מה שעשינו זה ללמוד הרבה מהתפרצויות אלה, בערך 40 מהן. עכשיו אלה פרצי קרני גאמה שתוכלו להירגע בהם, הם כל כך רחוקים עד שבעצם קשה לראותם אפילו עם הטלסקופים הגדולים בעולם. אבל מה שאנחנו יכולים ללמוד מהם הוא סוג הגלקסיה בה הם מתרחשים. וכך נקרא שביל החלב, שהיא הגלקסיה שלנו, ספירלה עיצובית מפוארת. זו גלקסיה גדולה ומאסיבית מאוד. עכשיו כשאתה מסתכל על סוגי הגלקסיות בהן הם נוטים להתרחש, אתה מגלה שהם תמיד נמצאים בגלקסיות הקטנות, המבולגנות, והבלתי סדירות האלה, שיש להן מסה נמוכה מאוד, אשר מאוד אינן דומות לשביל החלב. והסיבה לכך היא שבדרך החלב יש המון ממה שאנחנו מכנים מתכות. עכשיו כשאסטרונומים מדברים על מתכות, אנחנו לא באמת מתכוונים לדברים כמו אלומיניום או ברזל, או דברים כאלה. אנחנו באמת מתכוונים לכל דבר כבד יותר ממימן או הליום. וכך כדי שיהיו לך חיים, צריך שיהיה לך פחמן וחמצן ודברים כאלה שהם נדירים מאוד בגלקסיות הקטנות שיש בהן התפרצויות קרני gamm. וכך מה שאתה מבין כשמסתכלים על כך הוא שגלקסיות קטנות חיוניות ליצירת התפרצויות קרני גאמה מכיוון שמה שאתה צריך בעצם הוא כוכבים מסיביים מאוד שיוצרים חורים שחורים, והרבה יותר קל לעשות זאת בגלקסיות הקטנות האלה שיש בהן מעט מאוד מתכות. ומה שזה אומר בעצם הוא שלמרות שהיה לנו בעבר, התפרצויות קרני גאמה פשוט לא מתרחשות בגלקסיות כמו שלנו.

פרייזר: אני יודע שמחקרים שנעשו לאחרונה מראים לנו אזורים יוצרי כוכבים בגלקסיות הלוויין הסמוכות לשביל החלב שבונים כוכבים שהם פי 50-80 ממסת השמש, כך גם אותם מועמדים טובים או שיש משהו ב אלמנטים כבדים יותר?

ד"ר לוין: כן, אז יש משהו מאוד ספציפי באלמנטים הכבדים יותר. כשיש אלמנטים כבדים יותר בכוכב, זה למעשה משפיע על התפתחות הכוכב באופן מהותי ביותר. ולכן מה שקורה הוא שלאלמנטים הכבדים האלה יש את מה שאנחנו מכנים רוחות כוכבים; רוחות כוכבים חזקות למדי. ופירוש הדבר הוא שהם דוחפים את כל החומר שמחוץ להם. כך שלמרות שהם מתחילים את חייהם ככוכבים מאוד מסיביים, עד שהם מסיימים את חייהם, הם באמת איבדו חלק גדול מהמסה ההיא שהם כבר לא מאסיביים כדי ליצור חורים שחורים. וכך הם למעשה יוצרים את כוכבי הנויטרונים הללו כסופרנובות רגילות. אז יש מעט מאוד ספק שהכוכבים המסיביים האלה שאתה רואה והאזורים המרכיבים את הכוכבים המסיביים שאתה רואה הולכים ליצור סופרנובות, מכיוון שהם רחוקים הרבה יותר, הם לא מהווים איום עלינו. ובגלל רוחות הכוכבים שלהם, הם יאבדו כל כך הרבה מהמסה שלהם שהם לא יכולים ליצור חורים שחורים ולכן הם לא יכולים לגרום להתפרצויות של קרני גאמא.

פרייזר: מכיוון שכל התפרצויות קרני הגמא נצפו ברחבי היקום, האם זה כמעט כמו פונקציה של גיל - כשאתה מסתכל רחוק יותר אתה מסתכל אחורה בזמן. פעם היו לנו התפרצויות קרני גאמה, אבל הם פשוט לא קורים יותר.

ד"ר לוין: כן, מאוד. ברור שככל שהכוכבים מתפתחים, אתה הופך את דור הכוכבים הראשון שלך. כל המתכות, כל האטומים שאתה רואה סביבך, בגופך, בבניין, וכל דבר כזה, עשויים מפיצוצי סופרנובה בעבר. הם מעשירים את כל הסובבים אותם ואז יש דור נוסף של כוכבים שעשויים מזה, וכן הלאה. וכך כשמסתכלים לאחור על היקום, היו פחות מתכות אלה מסביב, ופחות מהאלמנטים הכבדים הללו, ולכן היקום המוקדם הוא מקום מבטיח הרבה יותר לחפש התפרצויות קרני גאמא מאשר היקום כפי שאנו רואים אותו כעת כאשר רק פרצי קרני גאמה מתרחשות בגלקסיות קטנות בהן לא הייתה כל כך הרבה היווצרות כוכבים כל כך הרבה זמן שהיה בדרך החלב.