За пределами нашей Галактики гамма-всплески теперь, с введением в строй специализированных зондов вроде Swift (запущен NASA 27 ноября 2004 года), наблюдаются достаточно часто (практически ежедневно), поэтому естественно задаться вопросом, какова вероятность подобных событий в непосредственной близости от Земли, и чем это нам всем грозит. Ответ на второй вопрос, в общем-то, ясен. Вычисления показывают, что гамма-излучение от относительно близкого (несколько тысяч световых лет) звездного взрыва, "обрабатывающего" Землю в течение всего лишь нескольких секунд, может разрушить до половины защитного озонового слоя атмосферы, и тогда ультрафиолетовая радиация от Солнца уничтожит большую часть жизни на суше и в приповерхностных слоях океанов, морей и озер, необратимо нарушит те продовольственные цепочки, благодаря которым происходит питание живых существ. Дело в том, что высокоэнергетичные гамма-лучи разбивают молекулы атмосферного азота (N2) на отдельные атомы, которые вступают в реакцию с молекулярным кислородом (O2), в результате чего получается окись азота (NO), которая в свою очередь разрушает озон (O3) и дает диоксид азота (NO2). NO2 с атомарным кислородом опять же дает NO, разрушая все больше озона - процессы носят лавинообразный характер. А восстановление озонового слоя в земной атмосфере (до 90%) может длиться затем долгие годы...
С осознанием грозящей нам со стороны гамма-всплесков опасности появилась гипотеза, согласно которой один из таких гамма-всплесков стал причиной так называемой ордовикской катастрофы (450 миллионов лет назад), случившейся приблизительно за 200 миллионов лет до динозавров и вызвавшей гибель 60 процентов всех морских беспозвоночных (в те времена жизнь была еще в основном связана с морем, хотя есть свидетельства появления в тот период и первых примитивных наземных обитателей). Кроме этого печального события, за последние 600 миллионов лет на Земле насчитывают еще четыре случая массового исчезновения живых существ: это девонская катастрофа (370 миллионов лет назад), пермская (250 миллионов), триасовая (210 миллионов лет) и меловая (65 миллионов лет назад). Не исключалось, что в каких-то из этих катастроф помимо "банальных" падений астероидов также можно обвинить и гамма-всплески. Казалось бы, опасность близких гамма-всплесков нельзя исключить для Земли и в будущем...
Однако теперь группа астрономов из Университета штата Огайо (Ohio State University - OSU, США), возглавляемая ученым польского происхождения Кшиштофом Станеком (Krzysztof Stanek) и нашим соотечественником Олегом Гнединым (работавшим когда-то в петербургском Физико-техническом институте им. А.Ф.Иоффе), решила все-таки успокоить всех тех, кто мучим бессонницей в ожидании внезапной космической вспышки гамма-излучения: на самом деле подобный случай в пределах нашей родной Галактики очень и очень маловероятен (публикация в "Астрофизическом журнале" (Astrophysical Journal - ApJ).
Согласно новому исследованию, GRBs могут случаться в основном лишь в небольших бесформенных галактиках, которые испытывают серьезный недостаток в химических элементах тяжелее водорода и гелия (астрономы зачастую условно называют подобные элементы "металлами"). Но даже и среди "бедных металлами" галактик подобные события все-таки достаточно редки - случаются они раз в несколько лет. А наш Млечный путь самым радикальным образом отличается от подобных "GRB-галактик" - это крупная спиральная галактика с большим количеством тяжелых элементов.
Пользуясь данными Слоановского цифрового обзора неба (Sloan Digital Sky Survey - SDSS), астрономы провели статистический анализ параметров, связанных с четырьмя "длинными" гамма-всплесками (т.е. порождаемыми, вероятно, превращением крупных звезд в черные дыры), зафиксированными в близлежащих галактиках (с красным смещением z < 0.17), сравнив в первую очередь массу самих хозяйских галактик, интенсивность формирования в них новых звезд и насыщенность "металлами" по сравнению с другими галактиками (изучалось в первую очередь распространенность кислорода). Выборка, конечно, может показаться и не слишком-то обширной, но она оказалась вполне показательной: вся четверка - это маленькие галактики с интенсивным звездообразованием и низким содержанием "металлов", причем в той галактике, что отличается максимальным для своего класса содержанием "металлов" и наибольшей "похожестью" на Млечный путь, гамма-всплеск оказался самым слабым. Исходя из этого, исследователи делают вывод, что наша Галактика вообще не могла бы оказаться "домом" для какого-либо такого гамма-всплеска на протяжении по крайней мере последних нескольких миллиардов лет.
Кроме всего прочего, тяжелые элементы требуются и для того, чтобы вокруг звезд могли бы образовываться планеты, поэтому любая опасная с точки зрения рождения гамма-всплесков галактика с низким содержанием "металлов" автоматически будет обладать меньшим количеством планет и меньшими возможностями для развития жизни. Этому "разумному" обстоятельству также нельзя не порадоваться.
Американский физик Адриан Мелотт (Adrian Melott) из Канзасского университета в Лоренсе (University of Kansas), являющийся сторонником гипотезы о том, что массовое исчезновение видов на нашей Земле в конце ордовикского периода было вызвано гамма-всплеском, признает разумность аргументов своих коллег, однако указывает на то, что раз в несколько сот миллионов лет Млечный путь все-таки имеет обыкновение "проглатывать" очередную карликовую галактику, и вот эти-то карликовые галактики на самом деле бедны металлами и таким образом "потенциально взрывоопасны" с точки зрения "длинных" GRBs. Кроме того, в новом исследовании речь не идет о "коротких" гамма-всплесках (это слияния двойных компактных объектов, по времени - менее одной-двух секунд), которые не столь "привередливы" к окружающей их среде. Так что вопрос о возможности близкого гамма-всплеска все-таки остается открытым...
Источники:
Protecting Life in the Milky Way: Metals Keep the GRBs Away - arXiv.org
Deadly Astronomical Event Not Likely To Happen In Our Galaxy, Study Finds - Ohio State University News Research Archive
Earth Safe from Cosmic Explosions - ScienceNOW Daily News
Ссылки:
Защищая жизнь в Млечном пути: металлы удерживают гамма-всплески на расстоянии - Обзоры препринтов astro-ph
Explosions in Space May Have Initiated Ancient Extinction on Earth - NASA
Гамма-всплески - "Астронет"
Гамма-всплески: секундные катастрофы галактического масштаба - Scientific.ru
Гамма-всплески помогают изучать нашу собственную Галактику - "Астронет"
Гамма-всплески и гравитационные линзы - "Природа", #6, 2003 г.
Первый гамма-всплеск зафиксировал американский спутник-шпион "Вела" в 1968 году, а соответствующие данные были обнародованы в 1973-м. Согласно современным теориям, гамма-всплеск случается тогда, когда массивная звезда сжигает все свое ядерное топливо и начинается ее коллапс (сжатие), в результате которого формируется черная дыра, окруженная диском из чрезвычайно горячего, быстро вращающегося газа. Большая часть этого газа будет втянута в новорожденную черную дыру, а оставшаяся доля будет вышвырнута вовне в виде газовых струй ("джетов"), движущихся с околосветовой скоростью.
Наблюдатель, в сторону которого будет направлена подобная струя, увидит мощнейшую ослепительную вспышку продолжительностью около минуты, в которой сконцентрирована яркость свыше десяти квадриллионов солнц (1016). А наблюдатели, которые расположены под углом к струе и которым не суждено лицезреть подобное зрелище, смогут полюбоваться менее удивительным, но не менее захватывающим взрывом гиперновой. Энергия, выделяющаяся при гамма-всплесках, просто чудовищна: эффект наблюдается на расстояниях свыше 10 миллиардов световых лет.
В принципе, гамма-всплески - это не такое уж редкое явление, и вероятность подобной катастрофы в нашей Галактике достаточно велика. В свое время с помощью близкого к Земле гамма-всплеска пытались объяснить вымирание динозавров. Выкладки показали, что раз в несколько сот миллионов лет гамма-всплески действительно должны наносить заметный урон фауне Земли, и один из них вполне мог погубить динозавров. А вот на расстояниях порядка размеров галактики (десятки тысяч световых лет) гамма-всплеск уже не может причинить серьезного вреда.
| А также : | Наука Общество |