Kunstnerindtryk af en gammastråle, der eksploderede nær Jorden. Klik for at forstørre.
Vi lever i et farligt univers. Tilføj nu gammastråle-bursts på listen - de mest kraftfulde eksplosioner i universet. Selv 10 sekunders stråling fra en af disse begivenheder ville være et dødbringende tilbageslag for livet på Jorden. Før du begynder at lede efter en anden planet at leve på, er Dr. Andrew Levan fra University of Hertforshire her for at forklare sandsynligheden for en nærliggende eksplosion. Det ser ud til, at oddsene er i vores favør.
Lyt til interviewet: Vi er sikre fra Gamma Ray Bursts (6,0 MB)
Eller abonner på Podcast: universetoday.com/audio.xml
Hvad er en podcast?
Fraser Cain: Nu vil jeg lære, hvor sikker jeg er mod gammastråler, men først kan du give forklaringen, hvad disse eksplosioner er?
Dr. Andrew Levan: Gamma ray bursts var virkelig et mysterium i store dele af de sidste 30 år. De blev først opdaget i 1967 af satellitter, der blev lanceret for at søge efter bevis for nukleare prøver, der foregår i rummet. Så i 1960'erne var der bekymring fra begge sider - russerne og amerikanerne - vi er bekymrede for, at den modsatte side måske tester atomvåben et sted i rummet. Og så var der en testforbudstraktat, der forbød dette, og derefter blev forskellige satellitter lanceret for at kunne registrere underskrivelsen af disse test. Og disse test ville have givet en underskrift, der ville have været et udbrud af gammastråler. Og så blev satellitterne lanceret for at søge efter dette. De har aldrig set nogen gammastråler fra nukleare test, men hvad de fandt var disse meget lyse eksplosioner, der foregik intetsteds i solsystemet. Ikke forbundet med noget, der skete, der var indlysende; ikke rigtig Månen eller nogen af planeterne eller noget lignende. Og så dette var de første opdagede gammastråler.
I de fleste de næste 20 eller 30 år var det virkelig alt, hvad vi vidste om dem; disse mærkelige uforklarlige blinker med høj energi stråling. Dette er lys med bølgelængder, der er meget kortere end røntgenstråler, som medicinske billeder bruger. Og de var meget vanskelige på grund af det at præcisere dem. Så vi vidste virkelig ikke, hvor de var, om de var et sted i nærheden af os, eller om de var langt væk. Og så i slutningen af 1990'erne lykkedes det os endelig at identificere deres oprindelse ved optiske emissioner, ved normalt lys, og det viste, at det var utroligt lyse eksplosioner, der sker i det fjerne univers, så du taler om at se tilbage til kun en få hundrede millioner år efter Big Bang - 95% af vejen tilbage gennem universets alder.
Og det var sådan det første gennembrud. Og så i løbet af de næste par år blev det klar over, at disse gammastråle-udbrud faktisk var forårsaget af sammenbruddet af en meget massiv stjerne. Så når du taler meget massivt, taler du faktisk 20-30 gange så tungt som Solen. Og hvad der sker med disse stjerner er, at de brænder eller smelter sammen brint til tungere elementer ved deres kerner. Og efterhånden stopper denne proces, de falder ind i sig selv, danner et sort hul, og det er den proces, der skaber en gammastråle.
Fraser: Det lyder meget som processen med en supernovaeksplosion. Så hvad er forskellen?
Dr. Levan: Ja, mange gamma ray bursts er supernova-eksplosioner. Så de er bare en undergruppe af supernova. Supernova sker, når stjerner er massivere, der er 8 gange solens masse løber tør for nukleart brændstof og kollapser, men oftest danner de en neutronstjerne snarere end et sort hul. Nu er en neutronstjerne bare lidt mindre ekstrem et objekt, men den er stadig meget ekstrem. Og så er det mere eller mindre solens masse, men kollapsede i et område kun 10 miles på tværs. Men hvad der sker der, er, at du faktisk får meget mindre energi ud. Og så når du har disse meget massive stjerner, der bliver gammastråler, sprænges energien fra disse gammastråler i en jet. Så det ligner en hosepipe rettet direkte mod dig, og den går dybest set ud fra stjernens poler i begge ender. Det oplyser himlen som en meget lys kilde. Men det lyser måske kun nogle få procent af himlen. Og det er her gammastrålerne udsendes, og det er det, der får en gammastråle til at briste. Og kun et par typer supernovaer er dem, der skaber både de sorte huller og de nødvendige betingelser for at skabe en jet er dem, der skaber gammastrålespræng. Og så er gammastrålerne meget lysere end de normale supernovaer, vi ser.
Fraser: Og at være i nærheden af disse er et temmelig farligt sted at være. Hvor risikabelt er det, og hvor langt ude er ødelæggelsessfæren?
Dr. Levan: Folk taler om supernovaer, og de taler om gammastråleudbrud som værende farlige for jorden. For en supernova skal det virkelig være meget tæt; det skal være inden for ca. 10 parsecs af os (eller 30 lysår). Der er virkelig ikke så mange stjerner i det. Nu med gamma ray bursts er så meget mere lysende, at det kunne være 30 eller 40.000 lysår væk fra os. Så det er halvvejs over galaksen. Hvis man gik væk i midten af galaksen, og den ramte Jorden, ville det være en utrolig farlig ting for os. Fordi hvad der ville ske, er den høje energistråling, der rammer os, ville ionisere den høje atmosfære og skabe masser af nye, ganske grimme nitrogenoxider, som ville skabe surt regn. Det ville ødelægge ozonlaget, og på samme tid bruser det den side af Jorden, der vender mod det, med en utrolig høj dosis ultraviolet stråling.
Fraser: Hvis en af disse går i din galakse, er det et enormt tilbageslag for livet. Jeg kan ikke forestille mig meget, der kunne modstå det, bortset fra det mikrobielle liv under jorden.
Dr. Levan: Ja, det gør det virkelig. Virkningen for os er, at du vil have den temmelig paradoksale situation, at nitrogenoxider, der blev skabt i atmosfæren, faktisk kunne blokere det optiske lys, så du ville have global afkøling. Du har problemer med fotosyntetisering af planter og lignende. Men på samme tid, fordi du har ødelagt ozonlaget, ville du have en stor strøm af ultraviolet lys, der virkelig ville skade det liv, der støder på det. Og så ville det drastisk påvirke udviklingsprocessen. Hvorvidt det ville være muligt for os at udvikle os tilstrækkeligt til at leve igennem det, er meget usandsynligt.
Fraser: Tror forskere, der er ansvarlige for nogle udryddelsesbegivenheder i fortiden?
Dr. Levan: Der har været meget diskussion om dette. Det er klart, at den mest omtalte udryddelse er dinosaurierne, og mange mennesker tror nu, at det sandsynligvis var et asteroidehit uden for Jorden eller noget i den retning. Der var bestemt en udryddelsesbegivenhed for omkring 400 millioner år siden, som folk har talt om måske skyldes en gammastråle-burst. Det er klart, at det er meget usikkert, når du ser tilbage, og du prøver at kigge igennem fossile poster, men bestemt er der blevet talt om gammastråleudbrud på grund af det faktum, at de er mindre almindelige end supernova, de kan påvirke dig over en så stor volumen Jorden, som folk har talt om tidligere udryddelser skyldes gammastråle-bursts.
Fraser: Okay, nu er jeg blevet lovet nogle gode nyheder. Læg det på mig.
Dr. Levan: Hvad vi har gjort er at studere en masse af disse bursts, omkring 40 af dem. Nu er dette gammastråle-bursts, som du kan slappe af, de er så langt væk, at de faktisk er svære at se med selv de største teleskoper i verden. Men hvad vi kan studere fra dem er den type galakse, som de sker i. Og så kaldes Mælkevejen, som er vores galakse, en storslået designspiral. Det er en fantastisk stor, meget massiv galakse. Når du ser på de typer galakser, disse har tendens til at forekomme i, finder du ud af, at de altid er i disse små, rodede, meget uregelmæssige galakser, der har en meget lav masse, som er meget i modsætning til Mælkevejen. Og årsagen til dette er, at Mælkevejen har masser af det, vi kalder metaller. Når astronomer nu taler om metaller, betyder vi ikke rigtig ting som aluminium eller jern eller lignende. Vi mener virkelig noget tungere end brint eller helium. Og så for at have liv, er du nødt til at have kulstof og ilt og ting som det, der er meget sjældent i de små galakser, der har gammastråleudbrud, der går af. Og så, hvad du er klar over, når du ser på det, er, at små galakser er afgørende for at skabe gammastråler, fordi det, du stort set har brug for, er meget massive stjerner, der danner sorte huller, og det er meget lettere at gøre det i disse små galakser, der har meget få metaller. Og hvad det væsentligt betyder, er, at selv om vi har haft det i fortiden, gamma ray bursts bare ikke sker i galakser som vores egne.
Fraser: Jeg ved, at nogle nyere undersøgelser viser os nogle stjernedannende regioner i nærliggende satellitgalakser til Mælkevejen, der bygger op stjerner, der er 50-80 gange solens masse, så er de gode kandidater, eller er der noget ved tungere elementer?
Dr. Levan: Ja, så der er noget meget specifikt ved de tyngre elementer. Når du har tungere elementer i en stjerne, påvirker det faktisk stjernens udvikling meget grundlæggende. Og hvad der sker, er, at disse tunge elementer har det, vi kalder stjernevind; ret stærk stjernevind. Og hvad det betyder er, at de skubber alt det materiale, der er uden for dem, ud. Så selvom de starter deres liv som meget massive stjerner, når de afslutter deres liv, har de faktisk mistet meget af den masse, at de ikke længere er massive nok til at danne sorte huller. Og så danner de faktisk disse neutronstjerner som normale supernovaer. Så der er meget lille tvivl om, at disse massive stjerner, som du ser, og de massive stjernedannende regioner, som du ser, vil danne supernovaer, fordi de er meget længere væk, de er ingen trussel mod os. Og på grund af deres stjernevind vil de miste så meget af deres masse, at de ikke kan lave sorte huller, og så de ikke kan få gammastråle-bursts.
Fraser: Da alle gamma ray bursts er set over hele universet, er det næsten som en funktion af alderen - når du ser længere væk, ser du tilbage i tiden. Vi plejede at have gammastråle-bursts, men de sker bare ikke mere.
Dr. Levan: Ja, meget meget. Når stjerner udvikler sig, gør du selvfølgelig din første generation af stjerner. Alle metaller, alle atomer, som du ser omkring dig, i din krop, i bygningen, og alt lignende, er lavet af supernova-eksplosioner i fortiden. De beriger alt omkring dem, og så er der en anden generation af stjerner, der er lavet derfra og så videre. Og så når du ser tilbage på universet, var der mindre af disse metaller omkring og mindre af disse tunge elementer, og så det tidlige univers er et meget mere lovende sted at se efter gammastråleudbrud end universet, som vi ser det nu hvor kun gamma ray bursts forekommer i små galakser, hvor der ikke har været så meget stjernedannelse, så længe der har været i Mælkevejen.
