Кредит: CC0 Public Domain
Звезды, подобные Солнцу, удивительно постоянны. Их яркость меняется всего на 0,1% в течение многих лет и десятилетий благодаря синтезу водорода в гелий, который питает их. Этот процесс будет поддерживать постоянное сияние Солнца еще около 5 миллиардов лет, но когда звезды исчерпают свое ядерное топливо, их смерть может привести к пиротехнике.
Солнце в конечном итоге умрет, вырастая в большие размеры, а затем конденсируясь в звезду, называемую белым карликом. Но звезды, которые более чем в восемь раз массивнее Солнца, жестоко умирают в результате взрыва, называемого сверхновой.
Сверхновые случаются в Млечном Пути всего несколько раз в столетие, и эти сильные взрывы обычно происходят настолько далеко, что люди здесь, на Земле, этого не замечают. Чтобы умирающая звезда могла оказать какое-либо влияние на жизнь на нашей планете, она должна стать сверхновой в пределах 100 световых лет от Земли.
Я астроном, изучающий космологию и черные дыры.
В своих статьях о космическом конце я описывал угрозу, исходящую от звездных катаклизмов, таких как сверхновые, и связанных с ними явлений, таких как гамма-всплески. Большинство этих катаклизмов являются отдаленными, но когда они происходят ближе к дому, они могут представлять угрозу для жизни на Земле.
Гибель массивной звезды
Очень немногие звезды настолько массивны, чтобы погибнуть в результате взрыва сверхновой. Но когда это происходит, то на короткое время оно может соперничать по яркости с миллиардами звезд. При одной сверхновой каждые 50 лет, а во Вселенной 100 миллиардов галактик, где-то во Вселенной сверхновая взрывается каждую сотую долю секунды.
Умирающая звезда излучает высокоэнергетическое излучение в виде гамма-лучей. Гамма-лучи — это форма электромагнитного излучения, длина волны которого намного короче световых волн, а это означает, что они невидимы для человеческого глаза. Умирающая звезда также испускает поток частиц высокой энергии в виде космических лучей: субатомных частиц, движущихся со скоростью, близкой к скорости света.
Сверхновые в Млечном Пути редки, но некоторые из них были настолько близки к Земле, что о них упоминают исторические записи. В 185 году нашей эры звезда появилась в месте, где раньше не было видно ни одной звезды. Вероятно, это была сверхновая.
Наблюдатели со всего мира увидели внезапное появление яркой звезды в 1006 году нашей эры. Позже астрономы сопоставили ее со сверхновой, находящейся на расстоянии 7200 световых лет от нас. Затем, в 1054 году нашей эры, китайские астрономы зафиксировали звезду, видимую на дневном небе, которую астрономы впоследствии идентифицировали как сверхновую на расстоянии 6500 световых лет от нас.
Иоганн Кеплер наблюдал последнюю сверхновую в Млечном Пути в 1604 году, так что в статистическом смысле следующая запаздывает.
Красный сверхгигант Бетельгейзе в созвездии Ориона, находящийся на расстоянии 600 световых лет от Земли, является ближайшей массивной звездой, приближающейся к концу своей жизни. Когда она станет сверхновой, она будет сиять так же ярко, как полная луна для тех, кто наблюдает с Земли, не причиняя никакого ущерба жизни на нашей планете.
Радиационное повреждение
Если звезда станет сверхновой достаточно близко к Земле, гамма-излучение может повредить часть планетарной защиты, которая позволяет жизни процветать на Земле. Существует задержка во времени из-за конечной скорости света. Если сверхновая вспыхнет на расстоянии 100 световых лет, нам понадобится 100 лет, чтобы ее увидеть.
Астрономы нашли свидетельства сверхновой на расстоянии 300 световых лет от нас, которая взорвалась 2,5 миллиона лет назад. Радиоактивные атомы, попавшие в отложения морского дна, являются явными признаками этого события. Излучение гамма-лучей разрушило озоновый слой, который защищает жизнь на Земле от вредного солнечного излучения. Это событие привело бы к охлаждению климата, что привело бы к исчезновению некоторых древних видов.
Безопасность от сверхновой достигается на большем расстоянии. Гамма-лучи и космические лучи после испускания сверхновой распространяются во всех направлениях, поэтому их доля, достигающая Земли, уменьшается с увеличением расстояния. Например, представьте себе две одинаковые сверхновые, одна из которых находится в 10 раз ближе к Земле, чем другая. Земля получит радиацию примерно в сто раз сильнее от более близкого события.
Вспышка сверхновой на расстоянии менее 30 световых лет могла бы иметь катастрофические последствия, серьезно истощая озоновый слой, нарушая морскую пищевую цепь и, вероятно, вызывая массовое вымирание. Некоторые астрономы предполагают, что близлежащие сверхновые спровоцировали серию массовых вымираний 360–375 миллионов лет назад. К счастью, эти события происходят в радиусе 30 световых лет лишь раз в несколько сотен миллионов лет.
Когда нейтронные звезды сталкиваются
Но сверхновые — не единственные события, испускающие гамма-лучи. Столкновения нейтронных звезд вызывают явления высоких энергий, начиная от гамма-лучей и заканчивая гравитационными волнами.
Оставшиеся после взрыва сверхновой нейтронные звезды представляют собой шары материи размером с город с плотностью атомного ядра, то есть в 300 триллионов раз плотнее Солнца. Эти столкновения создали множество золота и драгоценных металлов на Земле. Сильное давление, вызванное столкновением двух сверхплотных объектов, заставляет нейтроны проникать в атомные ядра, что приводит к созданию более тяжелых элементов, таких как золото и платина.
Столкновение нейтронной звезды порождает интенсивный всплеск гамма-лучей. Эти гамма-лучи концентрируются в узкую струю излучения, которая наносит большой урон.
Если бы Земля находилась на линии огня гамма-всплеска в пределах 10 000 световых лет, или 10% диаметра галактики, всплеск серьезно повредил бы озоновый слой. Это также повредит ДНК внутри клеток организмов на уровне, который убьет многие простые формы жизни, такие как бактерии.
Это звучит зловеще, но нейтронные звезды обычно не образуются парами, поэтому примерно каждые 10 000 лет в Млечном Пути происходит только одно столкновение. Они в 100 раз реже, чем взрывы сверхновых. Во всей Вселенной каждые несколько минут происходят столкновения нейтронных звезд.
Гамма-всплески, возможно, не представляют непосредственной угрозы для жизни на Земле, но в очень длительных временных масштабах всплески неизбежно поражают Землю. Вероятность того, что гамма-всплеск вызовет массовое вымирание, составляет 50% за последние 500 миллионов лет и 90% за 4 миллиарда лет с тех пор, как на Земле существовала жизнь.
Согласно этой математике, вполне вероятно, что гамма-всплеск стал причиной одного из пяти массовых вымираний за последние 500 миллионов лет. Астрономы утверждают, что гамма-всплеск стал причиной первого массового вымирания 440 миллионов лет назад, когда исчезло 60% всех морских существ.
Недавнее напоминание
Самые экстремальные астрофизические события имеют далеко идущие последствия. Об этом астрономам напомнили в октябре 2022 года, когда импульс радиации пронесся по Солнечной системе и перегрузил все гамма-телескопы в космосе.
Это был самый яркий гамма-всплеск с момента зарождения человеческой цивилизации. Излучение вызвало внезапное возмущение в ионосфере Земли, хотя источником был взрыв на расстоянии почти 2 миллиардов световых лет. Жизнь на Земле не пострадала, но тот факт, что она изменила ионосферу, отрезвляет: аналогичный взрыв в Млечном Пути был бы в миллион раз ярче.
Информация от: Разговором
Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите оригинал статьи.
