Редкий тип космического взрыва может сделать Землю непригодной для жизни на «тысячи лет»
Ученые определили возможные последствия столкновения нейтронных звезд, происходящего вблизи Земли, и обнаружили, что эти так называемые килоновы могут быть настоящими убийцами, которые обрекут человечество. Но не стоит волноваться, столкновение должно быть очень близким, чтобы нанести ущерб нашему миру. Тем не менее, вот что, вероятно, произойдет.
«Мы обнаружили, что если бы слияние нейтронных звезд произошло на расстоянии примерно 36 световых лет от Земли, возникающее в результате излучение могло бы вызвать событие уровня вымирания», - сказал руководитель группы ученых Хейл Перкинс из Университета Иллинойса. Исследование было опубликовано в репозитории документов с открытым доступом arXiv.
Столкновения нейтронных звезд, которые создают вспышки света, называемые килоновыми, считаются самыми жестокими и мощными событиями в известной Вселенной. Возможно, это неудивительно, учитывая, что нейтронные звезды представляют собой рухнувшие остатки мертвых звезд и состоят из вещества настолько плотного, что чайная ложка одной из них, доставленная на Землю, будет весить около 10 миллионов тонн. Это эквивалентно 350 Статуям Свободы, балансирующим на ложке.
Эти слияния мертвых звезд не только создают взрывы гамма-лучей и потоки заряженных частиц, движущихся со скоростью, близкой к световой, известные как космические лучи, но они также создают единственную известную нам среду, достаточно турбулентную, чтобы создавать элементы тяжелее свинца, такие как золото. и платина. Эти элементы даже не могут быть созданы при невероятных сверхвысоких температурах и давлениях, присущих недрам массивных звезд.
Кроме того, слияния нейтронных звезд заставляют саму ткань космоса «звенеть» рябью, называемой гравитационными волнами, которую можно обнаружить здесь, на Земле, даже после путешествия на миллиарды световых лет.
«Нейтронные звезды могут существовать в двойных системах, и когда они сливаются, происходит редкое, но впечатляющее событие», — сказал Перкинс.
Исследование команды было основано на наблюдениях за слиянием нейтронных звезд за гравитационно-волновым сигналом GW 170817, зафиксированным лазерной интерферометрической гравитационно-волновой обсерваторией (LIGO) в 2017 году, и гамма-всплеском GRB 170817A.
Это единственное слияние нейтронных звезд, происходящее на расстоянии около 130 миллионов световых лет от нас, наблюдаемое в электромагнитном излучении и слышимое в гравитационных волнах, что делает его естественным выбором для исследования этих мощных событий.
Гамма-лучи слияния нейтронных звезд, возможно, являются наиболее очевидным угрожающим аспектом этих событий. Это потому, что этот тип излучения несет достаточно энергии, чтобы оторвать электроны от атомов — процесс, называемый ионизацией. И эти ионизирующие выбросы радиации могут легко разрушить озоновый слой Земли, в результате чего наша планета получит смертельные дозы ультрафиолетового излучения от Солнца.
Перкинс с коллегами определили, что гамма-лучи, исходящие от слияния нейтронных звезд — в виде двух узких струй с обеих сторон слияния — в значительной степени поджарят любое живое существо, которое попадет прямо на их путь на расстоянии около 297 световых лет. К счастью, однако, этот эффект имеет чрезвычайно узкий диапазон. Другими словами, действительно потребовалось бы «прямое попадание» самолета, чтобы вызвать такие драматические эффекты. Но есть еще одна проблема.
Эти джеты в целом окружены гамма-излучением, которое также повлияло бы на озоновый слой Земли, если бы наша планета находилась на их более широком пути — примерно в 13 световых годах от них. Восстановление озонового повреждения этого «внеосевого» гамма-кокона также займет 4 года. В целом, удар по кокону гамма-излучения оставит поверхность Земли подверженной вредному ультрафиолетовому излучению почти на полдесятилетия.
Хотя гамма-эффекты от слияния нейтронных звезд относительно кратковременны, существует и другая форма ионизирующего излучения, которое вызывают эти выбросы, менее энергичное, но более продолжительное.
Когда струи гамма-лучей ударяются о газ и пыль вокруг звезд, называемые межзвездной средой, это создает мощное рентгеновское излучение, называемое рентгеновским послесвечением. По словам команды, такое рентгеновское излучение живет дольше, чем гамма-излучение, а также может ионизировать озоновый слой. Следовательно, это, возможно, более смертоносно. Однако, чтобы мы могли беспокоиться о своей судьбе, Земля должна находиться довольно близко к этому послесвечению — на расстоянии 16,3 световых лет, если быть точным.
И мы еще не дошли до самого худшего.
Самый угрожающий эффект столкновения нейтронной звезды, который обнаружила команда, исходит от тех высокоэнергетических заряженных частиц, или космических лучей, которые распространяются от эпицентра события в форме расширяющегося пузыря. Если бы эти космические лучи поразили Землю, они разрушили бы озоновый слой и сделали бы планету уязвимой для воздействия ультрафиолетовых лучей на период тысяч лет.
Это можно было бы квалифицировать как событие уровня вымирания, и Земля могла бы пострадать, даже если бы наша планета находилась на расстоянии около 36 световых лет.
«Конкретное безопасное расстояние и наиболее опасный компонент не определены, поскольку многие эффекты зависят от таких свойств, как угол наблюдения за событием, энергия взрыва, масса выброшенного материала и т. д.», — продолжил Перкинс. «С учетом комбинации параметров, которые мы выбираем, кажется, что космические лучи будут наиболее опасными».
Прежде чем сокрушаться о том, что конец близок, стоит сопоставить апокалиптическую картину, нарисованную воздействием слияний нейтронных звезд, с некоторыми другими факторами, окружающими эти события.
«Слияния нейтронных звезд происходят крайне редко, но довольно мощно, и это, в сочетании с относительно небольшим диапазоном летальности, означает, что вымирание, вызванное слиянием двойных нейтронных звезд, не должно беспокоить людей на Земле», — заверил Перкинс.
Чтобы получить представление об этой редкости, среди 100 миллиардов звезд Млечного Пути ученые пока нашли только одну потенциальную систему-предшественницу килоновой, CPD-29 2176, которая расположена примерно в 11 400 световых годах от Земли.
«Есть несколько других, более распространенных событий, таких как солнечные вспышки, удары астероидов и взрывы сверхновых, которые имеют больше шансов нанести вред», — продолжил Перкинс.
Она добавила, что некоторые из этих других событий уже связаны с событиями массового вымирания на Земле, причем наиболее ярким примером этого является воздействие массивного астероида, который уничтожил нептичьих динозавров и три четверти жизни на Земле вокруг. 66 миллионов лет назад во время мел-третичного вымирания.
Важным значением этого исследования является поиск жизни в других частях Вселенной, поскольку оно, безусловно, дает нам представление о системах, которые вряд ли будут иметь условия, необходимые для поддержания жизни. (По крайней мере, жизнь, какой мы ее знаем.)
Перкинс объяснил, что следующим шагом будет наблюдение за другими событиями столкновений нейтронных звезд.
«В настоящее время у нас есть только одно подтвержденное обнаружение килоновой в результате слияния двойной нейтронной звезды, поэтому любые дальнейшие наблюдения будут ограничивать количество неизвестных», — заключил он.
Обсудим?
Смотрите также:
