Mikor éri el a Földet egy gamma-kitörés, és miért fog minden élőlény meghalni

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

Ahogy Plait írja a Death From Above-ban, a gammasugár-kitörés a legfeltűnőbb esemény az Ősrobbanás óta. Egyetlen ilyen robbanás sem ismétli meg a másikat, de mindegyik galaktikus léptékű katasztrófa következtében keletkezik: amikor nagyon nagy csillagok halnak meg, abbahagyják az "égést" és összeomlanak saját gravitációjuk hatására, vagy feltehetően két neutroncsillag ütközése miatt. (város méretű objektumok, de tömeggel, mint egy vagy két Nap).

Ilyenkor az energia nem egyenletesen, minden irányban, hanem irányított nyalábokban lökődik ki. Ez az esemény annyira grandiózus, hogy néha több milliárd (!) fényéven keresztül szabad szemmel is látható. Mi történik, ha egy ilyen sugár eléri a Földet?

Tegyük fel, hogy a GRB nagyon közel történt: 100 fényévnyire. A gamma-kitörési sugár átmérője még ilyen közelről is óriási, 80 billió km lenne. Ez azt jelenti, hogy az egész Földet, az egész naprendszert elnyelné, mint egy szökőár által elfogott homokbolhát.

Szerencsére a GRB-k viszonylag rövid életűek, így a sugár kevesebb, mint egy másodperc vagy néhány perc alatt ér minket. Az átlagos sorozat körülbelül tíz másodpercig tart.

Ez a Föld forgásához képest nem sok idő, így a sugár csak egy féltekén érne. A második félteke viszonylag biztonságos lenne… legalábbis egy ideig. A legszörnyűbb következmények közvetlenül a gamma-kitörés alatti helyeken lennének (ahol a fáklya közvetlenül a fejünk fölött, a zenitben lenne látható), és minimálisak ott, ahol a kitörés látható lenne a horizonton. De mindazonáltal, mint látni fogjuk, a Földön egyetlen hely sem lenne teljesen biztonságos.

Az a féktelen energia, amely a Földre kerülne, elsöprő. Ez több, mint a hidegháború legrosszabb rémálmai: olyan, mintha egy egy megatonnás atombombát robbantanánk fel egy gamma-kitörés oldaláról a bolygó minden 2,5 km2-én. Ez (valószínűleg) nem elég ahhoz, hogy az óceánok felforrjanak, vagy a légkör leszakítsa a Földről, de a pusztítás felfoghatatlan lenne.

Ne feledje, hogy mindez egy 900 billió km távolságra lévő objektumról származik.

Bárki, aki a villanás idején az eget nézi, megvakulhat, bár a látható tartományban a fényerő csúcsát valószínűleg csak néhány másodperc múlva éri el – elég ahhoz, hogy megrezzent és elforduljon. Nem mintha sokat segített volna.

Akiket abban a pillanatban elkaptak volna az utcán, azoknak nagy gondjai lettek volna. Még ha nem is égette volna meg őket a hőség – és meg is tette volna –, azonnal végzetes égési sérülést szenvedtek volna egy hatalmas ultraibolya sugárzás miatt. Az ózonréteg szó szerint azonnal elpusztulna, és a gamma-kitörésből és a Napból származó UV-sugárzás szabadon elérné a Föld felszínét, így az, valamint az óceánok több méteres mélységig kietlenné válnának.

És ez csak az UV sugárzástól és a hőtől. Kegyetlennek tűnik még megemlíteni a gamma- és röntgensugárzás sokkal-sokkal rosszabb hatásait.

Ehelyett térjünk el egy kicsit. A gamma-kitörések hihetetlenül ritkák. Bár nagy valószínűséggel naponta többször előfordulnak valahol az univerzumban, maga az univerzum nagyon nagy. Jelenleg nulla annak a valószínűsége, hogy valamelyik tőlünk 100 fényévnyi távolságra fordul elő. Tökéletes, abszolút nulla. Egyáltalán nincs a közelünkben olyan csillag, amely elvileg gamma-kitörést generálhatna. A legközelebbi szupernóva-jelölt messzebb van, és a GRB-k sokkal ritkábbak, mint a szupernóvák.

Jobban érezni? Oké. Most próbáljunk meg egy reálisabb megközelítést. Mi a legközelebbi jelölt a gamma-kitöréses forrásokhoz?

A déli félteke égboltján egy szabad szemmel is feltűnő csillag látható. Eta Carinae-nek, vagy egyszerűen Eta-nak hívják, egy halvány csillag a fényesebb csillagok tömegében. A halvány fénye azonban megtévesztő, mögé rejti dühét. Valójában körülbelül 7500 fényévnyire van – valójában a legtávolabbi csillag, amely szabad szemmel is látható.

Maga a csillag (valójában az Eta kettős rendszer lehet, két csillag kering egymás körül. A csillagot körülvevő anyag akkora fényerőt és interferenciát ad, hogy a csillagászok még mindig nem biztosak benne száz százalékig) egy szörnyeteg: tömege akár 100 is lehet. a Nap tömegének szorzata vagy több, és 5 milliószor több energiát bocsát ki, mint a Nap – egy másodperc alatt annyi fényt bocsát ki, amennyit a Nap két hónap alatt. Etának időnként görcsei vannak, és hatalmas mennyiségű anyagot lövell ki belőle. 1843-ban olyan heves rohamot kapott, hogy a második legfényesebb csillag lett az égbolton, még ilyen nagy távolságból is. A Nap tömegének tízszeresét meghaladó mennyiségű anyagot dobott ki 1,5 millió km/h-t meghaladó sebességgel. Ma ennek a robbanásnak a következményeit két hatalmas, egymástól eltérő anyagfelhő formájában látjuk, hasonlóan egy űrpuska lövéséhez. Ez az esemény majdnem olyan erős volt, mint a szupernóva.

Eta rendelkezik a közelgő GRB minden jellemzőjével. Minden bizonnyal szupernóvaként fog felrobbanni, de nem tudni, hogy hipernóva-típusú gamma-kitörés lesz-e vagy sem. Azt is meg kell jegyezni, hogy ha felrobban és gamma-kitörést bocsát ki, akkor ennek a rendszernek az orientációja olyan, hogy a sugár nem éri el a Földet. Ezt az 1843-as roham során kilökődött gázfelhők geometriájából tudjuk megállapítani: a duzzadó gáz részei hozzánk képest körülbelül 45°-os szögben meg vannak dőlve, és az esetleges gamma-kitörések e tengely mentén irányulnak. Hadd fejtsem ki konkrétabban: rövid vagy akár középtávon sem az Etából, sem máshonnan érkező gamma-kitörés nem fenyeget bennünket.

De még mindig érdekes elgondolkodni azon, hogy "mi lett volna ha". Mi van, ha Eta célba vett minket, és hipernóvává változott? Mi történne akkor?

Megint semmi jó. Annak ellenére, hogy fényességében meg sem közelítené a Napot, olyan fényes lenne, mint a Hold, vagy tízszer fényesebb lenne. Hunyorogás nélkül nem lehet ránézni, de ez a fényerő csak néhány másodpercig vagy percig tartana, így valószínűleg nem okozna hosszú távú károsodást a növény- és állatvilág életciklusában.

Az ultraibolya sugár intenzív, de rövid. A szabadban tartózkodók mérsékelt leégést tapasztalnának, de valószínűleg nem fog statisztikailag szignifikánsan növekedni a bőrrák előfordulása a jövőben.

De a gamma- és röntgensugárzással teljesen más a helyzet. A Föld légköre elnyelné az ilyen típusú sugárzásokat, és a következmények sokkal rosszabbak lennének, mint egy közeli szupernóva esetében.

A legközvetlenebb következmény egy erőteljes elektromágneses impulzus lenne, sokkal erősebb, mint a Hawaii-on a Starfish Prime eszköz nukleáris tesztjei során generált impulzus. Ebben az esetben az EMP (elektromágneses impulzus - kb. TASS) azonnal tönkretenne minden árnyékolatlan elektronikus eszközt a Föld azon féltekén, amely a robbanás felé irányult. A számítógépek, telefonok, repülőgépek, autók, minden elektronikával ellátott tárgy leállna. Ez vonatkozik az elektromos rendszerekre is: hatalmas áramokat fecskendeznének a távvezetékekbe, ami túlterhelné őket. Az emberek áram és távolsági kommunikáció nélkül maradnának (az összes műhold berendezése amúgy is kiégett volna a gammasugárzástól). Ez nem csak kellemetlenség lenne, mert azt jelenti, hogy a kórházak, a tűzoltók és más sürgősségi szolgálatok is áram nélkül maradnának.

De amint hamarosan látni fogjuk, lehet, hogy nincs szükségünk segélyszolgálatokra…

A következmények a Föld légkörére nézve súlyosak lennének. A tudósok alaposan tanulmányozzák ezt a helyzetet. A 3. fejezetben leírt modellek felhasználásával, és feltételezve, hogy a GRB Eta távolságából származik, meghatározták, milyen következményekkel jár. És ezek a következmények egyáltalán nem biztatóak.

Az ózonréteget erősen érintené. A kitörésből származó gamma-sugarak teljesen elpusztítanák az ózonmolekulákat. Az ózonréteg világszerte átlagosan 35%-kal, egyes kiválasztott régiókban pedig több mint 50%-kal csökkenne. Ez önmagában hihetetlenül káros – ne feledje, jelenlegi ózonproblémáinkat egy viszonylag csekély, körülbelül 3%-os csökkenés okozza.

Ennek következményei nagyon hosszú távúak és évekig elhúzódhatnak – öt év után is 10%-kal vékonyabb maradhat az ózonréteg. Ez idő alatt a Nap UV-sugárzása intenzívebb lenne a Föld felszínén. A tápláléklánc gerincét alkotó mikroorganizmusok nagyon érzékenyek rá. Sokan meghalnának, ami a táplálékláncban magasabban lévő fajok végső kihalásához vezetne.

Mindennek a tetejébe az Eta Carina gamma-kitörése által generált vörösesbarna nitrogén-dioxid (lásd 2. és 3. fejezet) jelentősen csökkentené a Földet érő napfény mennyiségét.

Ennek pontos következményeit nehéz megállapítani, de valószínűnek tűnik, hogy a napfény mennyiségének akár néhány százalékos csökkenése az egész Földön (a nitrogén-dioxid szétterjedne a légkörben) a Föld jelentős lehűléséhez, ill. feltehetően a jégkorszak kiváltó tényezőjévé válhat.

Emellett elegendő salétromsav lenne a kémiai keverékben, amit a savas eső képviselne, és ennek elméletileg is pusztító következményei lennének a környezetre nézve.

Ezután probléma van a kitörésből származó szubatomi részecskékkel (kozmikus sugarakkal). Hogy milyen kár érte volna őket, azt konkrétan nem tudni. De amint azt a 2. és 3. fejezetben tárgyaltuk, a nagy energiájú részecskék sokféle következményekkel járhatnak a Földön. Egy 7500 fényévnyire lévő gamma-kitörés hatalmas számú szubatomi részecskét küldene a légkörünkbe, és ezek a fénysebességnél valamivel kisebb sebességgel repülnének. Alig néhány órával a kitörés megjelenése után már berobbantak volna a légkörünkbe, müonzáport ontva. Folyamatosan megfigyeljük az űrből érkező müonokat, de kis mennyiségben. Egy közeli GRB azonban müonok tömegét generálná. A csillagászok egyik csoportja úgy számolta, hogy cm2-enként akár 46 milliárd müon is eshet a Föld felszínére a teljes kitörési féltekén. Valamit kapsz ebből, akkor ne feledd, hogy a közeli gammasugárzás kitörés rossz – a szerző megjegyzése). Úgy tűnik, ez sok – nos, igen, az. Ezek a részecskék zuhognának az égből, és elnyelnék őket bármi, ami az útjukba kerül. Figyelembe véve, hogy a testszövetek mennyire képesek elnyelni a müonokat, a számítást végző csillagászok azt találták, hogy egy védtelen személy a halálos dózis tízszeresét meghaladó sugárzást kap. A rejtőzködés nem sokat segít: a müonok közel 2 km-es mélységig behatolhatnak a vízbe és akár 800 m-ig a sziklákba! Emiatt szinte az összes földi élet érintett lenne.

Tehát az ózonréteg csökkenése nem lenne olyan nagy baj. Mire ez problémává vált, a legtöbb állat és növény a Földön már rég meghalt volna.

Ez a fejezet elején leírt rémálom forgatókönyv. Mielőtt azonban pánikba esne, ne feledje: Eta Carina esetleges gamma-kitörése egészen biztosan nem irányunkba fog irányulni. Mielőtt azonban befejeznénk, elmondom, hogy van egy másik lehetséges elődje a gamma-kitörésnek, amire emlékeznünk kell. WR 104-nek hívják, és véletlenül körülbelül olyan távolságra van tőlünk, mint Eta. A WR 104 egy bináris rendszer, melynek egyik csillaga egy dagadt masszív vadállat, amely az élete végéhez közeledik. Felrobbanhat, gammasugár-kitörést bocsátva ki, és többé-kevésbé felénk irányulhat, de mindkét feltételezés pontatlan. Nagy valószínűséggel ez a szörnyeteg sem fenyeget minket, de érdemes megemlíteni.