ความประทับใจของศิลปินจากการระเบิดของรังสีแกมม่าใกล้กับโลก คลิกเพื่อดูภาพขยาย
เราอาศัยอยู่ในจักรวาลที่อันตราย ตอนนี้เพิ่มการปะทุรังสีแกมม่าในรายการ - การระเบิดที่ทรงพลังที่สุดในจักรวาล แม้แต่การแผ่รังสีเพียง 10 วินาทีจากเหตุการณ์ใดเหตุการณ์หนึ่งเหล่านี้ก็จะเป็นความพ่ายแพ้อย่างร้ายแรงต่อชีวิตบนโลกใบนี้ ก่อนที่คุณจะเริ่มมองหาดาวเคราะห์ดวงอื่นที่จะมีชีวิตอยู่ดร. แอนดรูว์เลแวนจากมหาวิทยาลัย Hertforshire อยู่ที่นี่เพื่ออธิบายความน่าจะเป็นของการระเบิดในบริเวณใกล้เคียง ดูเหมือนว่าราคาจะอยู่ในความโปรดปรานของเรา
ฟังการสัมภาษณ์: เราปลอดภัยจาก Gamma Ray Bursts (6.0 MB)
หรือสมัครสมาชิก Podcast: universetoday.com/audio.xml
พอดคาสต์คืออะไร
Fraser Cain: ตอนนี้ฉันต้องการเรียนรู้ว่าฉันปลอดภัยจากการระเบิดของรังสีแกมมาหรือไม่ แต่ก่อนอื่นคุณสามารถให้ผู้อธิบายเกี่ยวกับการระเบิดเหล่านี้ได้อย่างไร
Dr. Andrew Levan: การปะทุรังสีแกมม่าเป็นเรื่องลึกลับมาตลอด 30 ปีที่ผ่านมา พวกเขาถูกค้นพบครั้งแรกในปี 1967 โดยดาวเทียมซึ่งถูกเปิดตัวเพื่อค้นหาหลักฐานการทดสอบนิวเคลียร์ที่เกิดขึ้นในอวกาศ ดังนั้นในปี 1960 มีความกังวลทั้งสองด้าน - รัสเซียและอเมริกัน - เรากังวลว่าฝ่ายตรงข้ามอาจทดสอบอาวุธนิวเคลียร์ที่ไหนสักแห่งในอวกาศ ดังนั้นจึงมีสนธิสัญญาห้ามการทดสอบที่ห้ามสิ่งนี้และจากนั้นก็มีการเปิดตัวดาวเทียมต่าง ๆ เพื่อให้สามารถตรวจจับลายเซ็นของการทดสอบเหล่านี้ได้ และการทดสอบเหล่านี้จะทำให้เกิดลายเซ็นซึ่งจะเป็นการปะทุของรังสีแกมม่า ดังนั้นดาวเทียมจึงถูกเปิดตัวเพื่อค้นหาสิ่งนี้ พวกเขาไม่เคยเห็นรังสีแกมม่าใด ๆ จากการทดสอบนิวเคลียร์ แต่สิ่งที่พวกเขาค้นพบคือการระเบิดที่สว่างมากซึ่งเกิดขึ้นที่ใดในระบบสุริยะ ไม่เกี่ยวข้องกับสิ่งที่เกิดขึ้นที่เห็นได้ชัด ไม่ใช่ดวงจันทร์หรือดาวเคราะห์หรืออะไรอย่างนั้นจริงๆ และนี่คือการค้นพบครั้งแรกของรังสีแกมม่าที่ระเบิด
สำหรับอีก 20 หรือ 30 ปีข้างหน้านั่นคือทั้งหมดที่เรารู้เกี่ยวกับพวกเขา กะพริบที่ไม่สามารถอธิบายได้เหล่านี้ของรังสีพลังงานสูง นี่คือแสงที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่ารังสีเอกซ์มากที่ภาพทางการแพทย์ใช้ และพวกเขาก็ยากมากเพราะการที่จะระบุพวกเขา ดังนั้นเราจึงไม่รู้ว่าพวกเขาอยู่ที่ไหนไม่ว่าพวกเขาจะอยู่ใกล้เราหรืออยู่ไกล และในปลายปี 1990 ในที่สุดเราก็ประสบความสำเร็จในการหาจุดกำเนิดโดยการปล่อยแสงโดยแสงปกติและนั่นแสดงให้เห็นว่าพวกเขามีการระเบิดที่สดใสอย่างไม่น่าเชื่อที่เกิดขึ้นในจักรวาลที่ห่างไกลดังนั้นคุณกำลังพูดถึงการมองย้อนกลับไป ไม่กี่ร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบง - 95% ของทางกลับผ่านอายุของจักรวาล
และนั่นก็เป็นความก้าวหน้าครั้งแรก และในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าก็พบว่าการปะทุของรังสีแกมม่าเกิดขึ้นจากการล่มสลายของดาวฤกษ์มวลมหาศาล ดังนั้นเมื่อคุณพูดมากขนาดใหญ่คุณกำลังพูดถึงหนักประมาณ 20-30 เท่าดวงอาทิตย์ และสิ่งที่เกิดขึ้นกับดาวเหล่านี้คือพวกมันเผาไหม้หรือหลอมไฮโดรเจนให้เป็นองค์ประกอบที่หนักกว่าที่แกนกลางของมัน และในที่สุดกระบวนการนั้นก็หยุดพวกมันตกลงไปในตัวเองก่อตัวเป็นหลุมดำและเป็นกระบวนการที่ทำให้เกิดการปะทุของรังสีแกมม่า
Fraser: ฟังดูคล้ายกันมากกับกระบวนการระเบิดของซูเปอร์โนวา แล้วความแตกต่างคืออะไร
ดร. เลวาน: จริง ๆ แล้วการระเบิดของรังสีแกมม่าจำนวนมากเป็นการระเบิดของซุปเปอร์โนวา ดังนั้นพวกมันจึงเป็นเพียงส่วนหนึ่งของซุปเปอร์โนวา ซูเปอร์โนวาเกิดขึ้นเมื่อดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่า 8 เท่ามวลดวงอาทิตย์ไม่มีเชื้อเพลิงนิวเคลียร์และยุบตัว แต่ส่วนใหญ่แล้วพวกมันก่อตัวเป็นดาวนิวตรอนแทนที่จะเป็นหลุมดำ ตอนนี้ดาวนิวตรอนเป็นวัตถุที่สุดขั้วน้อยกว่าเล็กน้อย แต่มันก็ยังสุดขั้วมาก ดังนั้นมันจึงมีมวลของดวงอาทิตย์มากกว่าหรือน้อยกว่า แต่ยุบลงในภูมิภาคเพียง 10 ไมล์ แต่สิ่งที่เกิดขึ้นคือคุณได้รับพลังงานน้อยลงมาก ดังนั้นเมื่อคุณมีดาวมวลสูงมากที่กลายเป็นรังสีแกมม่าระเบิดพลังงานจากรังสีแกมม่าเหล่านี้จะถูกปล่อยออกมาเป็นเจ็ต ดังนั้นมันก็เหมือนกับการช่วยบำรุงที่ชี้ไปที่คุณและมันก็ออกไปตามขั้วของดาวทั้งสองด้าน มันส่องสว่างท้องฟ้าเป็นแหล่งกำเนิดความสว่างมาก แต่มันส่องสว่างเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ของท้องฟ้า และนั่นคือที่ที่รังสีแกมมาถูกปล่อยออกมาและนั่นคือสิ่งที่ทำให้เกิดการระเบิดของรังสีแกมมา และซูเปอร์โนวาเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้นที่สร้างทั้งหลุมดำและเงื่อนไขที่จำเป็นในการสร้างเจ็ตคือสิ่งที่สร้างรังสีแกมมาออกมา จากนั้นการปะทุของรังสีแกมม่าจะสว่างกว่าซุปเปอร์โนวาปกติที่เราเห็น
Fraser: การอยู่ใกล้ ๆ เหล่านี้เป็นสถานที่ที่อันตรายมาก มันมีความเสี่ยงแค่ไหนและทรงกลมแห่งการทำลายล้างอยู่ไกลแค่ไหน?
ดร. เลวาน: ผู้คนพูดถึงซุปเปอร์โนวาและพวกเขาพูดถึงรังสีแกมม่าที่ระเบิดเป็นอันตรายต่อโลก สำหรับซุปเปอร์โนวานั้นจะต้องอยู่ใกล้มาก ๆ มันจะต้องภายใน 10 parsecs ของเรา (หรือ 30 ปีแสง) ในที่นั้นมีดาวไม่มากนัก ตอนนี้ด้วยการปะทุของรังสีแกมม่าทำให้มีความส่องสว่างมากขึ้นซึ่งอาจอยู่ห่างจากเรา 30 หรือ 40,000 ปีแสง ดังนั้นครึ่งทางของกาแลคซี หากมีใครออกไปในใจกลางของกาแลคซีและมันกระทบโลกมันจะเป็นสิ่งที่อันตรายอย่างเหลือเชื่อสำหรับเรา เพราะสิ่งที่จะเกิดขึ้นคือการแผ่รังสีพลังงานสูงที่กระทบเราจะทำให้ชั้นบรรยากาศสูงขึ้นและสร้างไนโตรเจนออกไซด์ที่น่ารังเกียจและค่อนข้างใหม่ซึ่งจะสร้างฝนกรด มันจะทำลายชั้นโอโซนและในเวลาเดียวกันมันก็จะอาบน้ำด้านข้างของโลกที่หันหน้าไปทางมันด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตปริมาณสูงอย่างไม่น่าเชื่อ
เฟรเซอร์: หากสิ่งใดสิ่งหนึ่งเหล่านี้หายไปในกาแลคซีของคุณนั่นเป็นความพ่ายแพ้ครั้งใหญ่สำหรับชีวิต ฉันจินตนาการไม่ออกเลยว่าสามารถต้านทานสิ่งนั้นได้นอกเหนือจากจุลินทรีย์ที่อยู่ใต้ดิน
ดร. เลวาน: ใช่แน่นอนมันทำได้จริง ๆ ผลกระทบสำหรับเราคือคุณจะมีสถานการณ์ที่ขัดแย้งกันค่อนข้างมากว่าไนโตรเจนออกไซด์ที่ถูกสร้างขึ้นในชั้นบรรยากาศสามารถปิดกั้นแสงออปติคัลได้ดังนั้นคุณจึงมีความเย็นในระดับโลก คุณมีปัญหากับการสังเคราะห์แสงของพืชและสิ่งต่างๆเช่นนั้น แต่ในเวลาเดียวกันเพราะคุณมีชั้นโอโซนถูกทำลายคุณจะมีแสงอุลตร้าไวโอเล็ตสูงซึ่งจะสร้างความเสียหายให้กับชีวิตที่พบเจอ ดังนั้นมันจะส่งผลกระทบต่อกระบวนการวิวัฒนาการอย่างมาก ไม่ว่ามันจะเป็นไปได้หรือไม่ที่เราจะมีวิวัฒนาการอย่างเพียงพอที่จะดำเนินชีวิตให้ประสบความสำเร็จ
เฟรเซอร์: นักวิทยาศาสตร์คิดว่าจะต้องรับผิดชอบเหตุการณ์สูญพันธุ์ในอดีตหรือไม่?
ดร. เลวาน: มีการพูดคุยกันมากมายเกี่ยวกับเรื่องนี้ เห็นได้ชัดว่ามีการพูดถึงการสูญพันธุ์มากที่สุดคือไดโนเสาร์และผู้คนจำนวนมากเชื่อว่ามันอาจจะเป็นดาวเคราะห์น้อยที่ถูกชนจากนอกโลกหรืออะไรทำนองนั้น มีเหตุการณ์สูญพันธุ์เมื่อประมาณ 400 ล้านปีที่แล้วซึ่งผู้คนได้พูดถึงบางทีอาจเป็นเพราะการปะทุของรังสีแกมม่า เห็นได้ชัดว่ามันไม่แน่นอนอย่างมากเมื่อคุณมองย้อนกลับไปและคุณกำลังพยายามดูบันทึกซากดึกดำบรรพ์ แต่แน่นอนว่ามีการพูดถึงการระเบิดของรังสีแกมม่าเนื่องจากความจริงที่ว่าพวกมันธรรมดาน้อยกว่าซูเปอร์โนวา ระดับโลกที่ผู้คนพูดถึงการสูญพันธุ์ในอดีตเนื่องจากการปะทุของรังสีแกมม่า
เฟรเซอร์: โอเคตอนนี้ฉันได้รับข่าวดีแล้ว วางกับฉัน
ดร. เลแวน: สิ่งที่เราทำคือศึกษาการระเบิดมากมายเหล่านี้ประมาณ 40 คน ตอนนี้สิ่งเหล่านี้คือรังสีแกมม่าที่ระเบิดซึ่งคุณสามารถผ่อนคลายได้มันอยู่ไกลมากจนยากที่จะมองเห็นแม้กระทั่งกล้องโทรทรรศน์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก แต่สิ่งที่เราสามารถศึกษาได้จากพวกเขาคือกาแลคซีที่เกิดขึ้น ทางช้างเผือกซึ่งก็คือกาแลคซีของเราเรียกว่าการออกแบบที่ยิ่งใหญ่ มันเป็นกาแลคซีที่ใหญ่และใหญ่มาก ตอนนี้เมื่อคุณดูประเภทของกาแลคซีที่มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นคุณจะพบว่าพวกมันอยู่ในกาแลคซีขนาดเล็กยุ่งและไม่สม่ำเสมอซึ่งมีมวลต่ำมากซึ่งแตกต่างจากทางช้างเผือกมาก และสาเหตุของเรื่องนี้ก็คือทางช้างเผือกมีสิ่งที่เราเรียกว่าโลหะมากมาย ตอนนี้เมื่อนักดาราศาสตร์พูดคุยเกี่ยวกับโลหะเราไม่ได้หมายถึงสิ่งต่าง ๆ เช่นอลูมิเนียมหรือเหล็กหรืออะไรทำนองนั้น เราหมายถึงทุกสิ่งที่หนักกว่าไฮโดรเจนหรือฮีเลียม ดังนั้นเพื่อให้มีชีวิตคุณต้องมีคาร์บอนและออกซิเจนและสิ่งต่าง ๆ เช่นสิ่งที่หาได้ยากมากในกาแลคซีเล็ก ๆ ที่มีรังสีแกมม่าเกิดขึ้น และสิ่งที่คุณรู้เมื่อมองว่ากาแลคซีเล็ก ๆ มีความสำคัญต่อการสร้างรังสีแกมม่าที่ระเบิดเพราะสิ่งที่คุณต้องการโดยทั่วไปคือดาวมวลสูงมากที่ก่อตัวเป็นหลุมดำและง่ายกว่ามากที่จะทำเช่นนั้นในกาแลคซีเล็ก ๆ โลหะ และสิ่งที่มีความหมายเป็นหลักแม้ว่าในอดีตเราจะมีการปะทุของรังสีแกมม่า แต่ไม่ได้เกิดขึ้นในกาแลคซีเหมือนของเราเอง
เฟรเซอร์: ฉันรู้ว่างานวิจัยเมื่อเร็ว ๆ นี้แสดงให้เราเห็นว่ามีบางพื้นที่ที่ก่อตัวดาวฤกษ์ในกาแลคซีบริวารใกล้เคียงกับทางช้างเผือกซึ่งกำลังก่อตัวดาวฤกษ์ที่มีมวล 50-80 เท่ามวลดวงอาทิตย์ดังนั้นผู้สมัครที่ดีหรือมีบางอย่างเกี่ยวกับ องค์ประกอบที่หนักกว่า
ดร. เลแวน: ใช่ดังนั้นจึงมีบางอย่างที่เฉพาะเจาะจงเกี่ยวกับองค์ประกอบที่หนักกว่า เมื่อคุณมีองค์ประกอบที่หนักกว่าในดาวมันจะส่งผลต่อการวิวัฒนาการของดาวฤกษ์อย่างมาก และสิ่งที่เกิดขึ้นก็คือธาตุหนักเหล่านี้มีสิ่งที่เราเรียกว่าดวงดาว ลมแรงของดาวฤกษ์ค่อนข้างแรง และสิ่งนี้หมายความว่าพวกมันผลักวัสดุทั้งหมดที่อยู่ข้างนอกออกมา ดังนั้นแม้ว่าพวกเขาจะเริ่มต้นชีวิตของพวกเขาในฐานะดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก แต่เมื่อพวกเขาจบชีวิตพวกเขาสูญเสียมวลนั้นไปมากจนพวกเขาไม่ใหญ่พอที่จะก่อตัวเป็นหลุมดำได้อีก ดังนั้นพวกเขาจึงก่อตัวดาวนิวตรอนเหล่านี้เป็นซุปเปอร์โนวาปกติ ดังนั้นจึงมีข้อสงสัยเล็กน้อยว่าดาวมวลสูงเหล่านี้ที่คุณเห็นและดาวมวลสูงที่ก่อตัวเป็นภูมิภาคที่คุณเห็นกำลังก่อตัวเป็นซุปเปอร์โนวาเพราะพวกมันอยู่ห่างออกไปมากพวกเขาไม่ได้คุกคามเรา และเนื่องจากลมดวงดาวพวกมันจะสูญเสียมวลมากจนไม่สามารถสร้างหลุมดำได้ดังนั้นพวกเขาจึงไม่สามารถระเบิดรังสีแกมม่าได้
Fraser: เนื่องจากการปะทุของรังสีแกมม่าทั้งหมดได้ถูกพบทั่วจักรวาลมันเกือบจะเหมือนกับการทำงานของอายุ - เมื่อคุณมองไกลออกไปคุณจะมองย้อนเวลากลับไป เราเคยมีการปะทุของรังสีแกมม่า แต่พวกเขาก็จะไม่เกิดขึ้นอีกต่อไป
ดร. เลแวน: ใช่มาก เห็นได้ชัดว่าในขณะที่ดวงดาววิวัฒนาการคุณสร้างดาวรุ่นแรกของคุณ โลหะทั้งหมดอะตอมทั้งหมดที่คุณเห็นรอบตัวคุณในอาคารและทุกอย่างเช่นนั้นทำจากการระเบิดของซูเปอร์โนวาในอดีต พวกมันทำให้ทุกอย่างรอบตัวพวกเขาดีขึ้นแล้วก็มีดาวอีกรุ่นหนึ่งที่สร้างจากสิ่งนั้นเป็นต้น เมื่อคุณมองย้อนกลับไปในจักรวาลมีโลหะเหล่านี้น้อยลงและธาตุหนักน้อยลงดังนั้นจักรวาลยุคแรกจึงเป็นสถานที่ที่มีแนวโน้มที่จะมองหาการระเบิดของรังสีแกมมามากกว่าจักรวาลที่เราเห็นตอนนี้ ที่ซึ่งมีการระเบิดของรังสีแกมมาเกิดขึ้นในกาแลคซีเล็ก ๆ น้อย ๆ เท่านั้นซึ่งยังไม่มีการก่อตัวดาวฤกษ์นานเท่าที่มีในทางช้างเผือก
