home    книги    переводы    статьи    форум    ресурсы    обо мне    English

12.7 Гамма-всплески

Гамма-всплески – это интенсивные короткие потоки гамма-излучения, приходящие из далёкого космоса. Гамма-всплески, по-видимому, излучаются в виде узких пучков, и поэтому их энергия более концентрированная, чем при обычных взрывах звёзд. Возможно, сильные гамма-всплески от близких источников послужили причинами нескольких вымираний десятки и сотни миллионов лет назад[i]. Предполагается, что гамма-всплески происходят при столкновениях чёрных дыр и нейтронных звёзд или коллапсах массивных звёзд. Близкие гамма-всплески могли бы вызывать разрушение озонового слоя и даже ионизацию атмосферы. Однако в ближайшем окружении Земли не видно подходящих кандидатов ни на источники гамма-всплесков, ни на сверхновые (ближайший кандидат в источник гамма-всплеска, звезда Эта Киля – достаточно далеко – порядка 7000 световых лет и вряд ли ось её неизбежного в будущем взрыва будет направлена на Землю – гамма-всплески распространяются в виде узконаправленных пучков-джетов; однако у потенциальной звезды-гиперновой звезды WR 104, находящейся на почти таком же расстоянии, ось направлена почти в сторону Земли[ii]. Эта звезда взорвётся в течение ближайших нескольких сотен тысяч лет, что означает шанс катастрофы с ней в XXI веке менее 0.1 %, а с учётом неопределенности её параметров вращения и наших знаний о гамма- всплесках – и ещё меньше[iii]). Поэтому, даже с учётом эффекта наблюдательной селекции, который увеличивает частоту катастроф в будущем по сравнению с прошлым в некоторых случаях до 10 раз (см. мою статью «Природные катастрофы и антропный принцип») вероятность опасного гамма-всплеска в XXI веке не превышает тысячных долей процента. Тем более люди смогут пережить даже серьёзный гамма-всплеск в различных бункерах. Оценивая риск гамма-всплексов, Борис Штерн пишет: «Возьмем умеренный случай энерговыделения 10**52 эрг и расстояние до всплеска 3 парсека, 10 световых лет, или 10**19 см — в таких пределах от нас находится с десяток звезд. На таком расстоянии за считанные секунды на каждом квадратном сантиметре попавшейся на пути гамма-квантов планеты выделится 10**13 эрг. Это эквивалентно взрыву атомной бомбы на каждом гектаре неба! Атмосфера не помогает: хоть энергия высветится в ее верхних слоях, значительная часть мгновенно дойдет до поверхности в виде света. Ясно, что все живое на половине планеты будет истреблено мгновенно, на второй половине чуть позже за счет вторичных эффектов. Даже если мы возьмем в 100 раз большее расстояние (это уже толщина галактического диска и сотни тысяч звезд), эффект (по атомной бомбе на квадрат со стороной 10 км) будет тяжелейшим ударом, и тут уже надо серьезно оценивать — что выживет и выживет ли вообще что-нибудь».[iv] Штерн полагает, что гамма-всплеск в Нашей галактике случается в среднем раз в миллион лет. Гамма-всплеск такой звезды, как WR 104, может вызвать интенсивное разрушение озонового слоя на половине планеты. Возможно, гамма-всплеск стал причиной Ордовикового вымирания 443 млн. лет назад, когда погибло 60 % видов живых существ (и значительно большая доля по числу особей, так как для выживания вида достаточно сохранения всего нескольких особей). По мнению Джона Скейло (John Scalo) и Крейга Уилера (Craig Wheeler), гамма-всплески оказывают существенное влияние на биосферу нашей планеты приблизительно каждые пять миллионов лет[v].

Даже далёкий гамма-всплеск или иное высокоэнергетическое космическое событие может быть опасно радиационным поражением Земли – причём не только прямым излучением, которое атмосфера в значительной мере блокирует (но лавины частиц от высокоэнергетичных космических частиц достигают земной поверхности), но и за счёт образования в атмосфере радиоактивных атомов, что приведёт к сценарию, подобному описанному в связи с кобальтовой бомбой. Кроме того, гамма излучение вызывает окисление азота атмосферы, в результате чего образуется непрозрачный ядовитый газ – диоксид азота, который, образуясь в верхних слоях атмосферы, может блокировать солнечный свет и вызвать новый ледниковый период. Есть гипотеза, что нейтринное излучение, возникающее при взрывах сверхновых, может в некоторых случаях приводить к массовым вымиранием, так как нейтрино упруго рассеиваются тяжёлыми атомами с большей вероятностью, и энергия этого рассеяния достаточна для нарушения химических связей, а поэтому нейтрино чаще будут вызывать повреждения ДНК, чем другие виды радиации, имеющие гораздо большую энергию[vi].

Опасность гамма-всплеска в его внезапности – он начинается без предупреждения из невидимых источников и распространяется со скоростью света. В любом случае, гамма-всплеск может поразить только одно полушарие Земли, так как длится только несколько секунд или минут.

Активизация ядра галактики (где находится огромная чёрная дыра) тоже очень маловероятное событие. В далёких молодых галактиках такие ядра активно поглощают вещество, которое закручивается при падении в аккреционный диск и интенсивно излучает. Это излучение очень мощное и может препятствовать возникновению жизни на планетах. Однако ядро нашей галактики очень велико и поэтому может поглощать звёзды почти сразу, не разрывая их на части, а значит, с меньшим излучением. Кроме того, оно вполне наблюдаемо в инфракрасных лучах (источник Стрелец А), но закрыто толстым слоем пыли в оптическом диапазоне, и рядом с чёрной дырой нет большого количества вещества, готового к поглощению ею, – только одна звезда на орбите с периодом в 5 лет, но и она может летать ещё очень долго. И главное, оно очень далеко от Солнечной системы.

Кроме дальних гамма-всплесков, бывают мягкие гамма-всплески, связанные с катастрофическими процессами на особых нейтронных звёздах – магнитарах. 27 августа 1998 года вспышка на магнитаре привела к мгновенному снижению высоты ионосферы Земли на 30 км, однако этот магнитар был на расстоянии 20 000 световых лет. Магнитары в окрестностях Земли неизвестны, но обнаружить их может быть не просто.

Наша оценка вероятности опасных гамма-всплесков может быть (а может и не быть) серьёзно искажена действием эффекта наблюдательной селекции в духе антропного принципа; более того, здесь может сказаться эффект «отложенного спроса» – то есть те звезды, которые «отложили» (точнее, мы их наблюдаем такими в силу антропного принципа) свой гамма-всплеск, чтобы разумная жизнь на Земле могла сформироваться, теперь могут его осуществить. (Есть предположения, что жизнь во Вселенной крайне редка именно, потому что подавляющее большинство планет стерилизуется гамма-всплесками.) Подробнее см. мою статью «Природные катастрофы и антропный принцип». [vii]



[i] См. обзор теории и рисков гамма всплесков: Б.Штерн  «Гамма-всплески: секундные катастрофы галактического масштаба». http://www.scientific.ru/journal/burst2.html

[ii] Binary 'deathstar' has Earth in its sights, Cosmos magazine 1.03.2008.  http://www.cosmosmagazine.com/node/1878

[iv] Штерн, там же.

[v] A. Melott, B. Lieberman, C. Laird, L. Martin, M. Medvedev, B. Thomas Did a gamma-ray burst initiate the late Ordovician mass extinction?  arxiv.org/abs/astro-ph/0309415, по-русски: Гамма-лучи могли вызвать на Земле ледниковый период. http://www.membrana.ru/articles/global/2003/09/25/200500.html

[vi] J.I.Collar. Biological Effects of Stellar Collapse Neutrinos. Phys.Rev.Lett. 76 (1996) 999-1002 http://arxiv.org/abs/astro-ph/9505028

[vii] А.В.Турчин «Природные катастрофы и антропный принцип».