Błyski gamma są jednymi z najpotężniejszych zdarzeń we wszechświecie, zapalanymi, gdy gwiazdy giną w wyniku potężnych eksplozji lub gdy łączą się w ... masowe eksplozje.
Gdy dochodzi do gwałtownych kosmicznych eksplozji, działają one jak kosmiczne latarnie morskie, uwalniając wiązki jednych z najjaśniejszych świateł we wszechświecie, wraz z zalewem neutrin, tych delikatnych, przypominających duch cząstek, które przemykają się przez wszechświat prawie całkowicie niewykrywalnie.
Najwyraźniej nie chciałbyś być narażony na jedną z tych śmiercionośnych, smażących DNA serii energii. Ale fizycy uważali, że rozbłyski gamma są niebezpieczne tylko wtedy, gdy jesteś na wąskiej ścieżce jednego z dżetów pochodzących z wybuchu. Niestety, nowe badanie zaktualizowane w bazie danych arXiv 29 listopada (ale jeszcze nie recenzowane) sugeruje, że te erupcje są złymi wiadomościami dookoła i mogą wysyłać śmiertelne promienie pod znacznie szerszym kątem, niż wcześniej sądzono.
Kosmiczne fabryki promieniowania gamma
Przez dziesięciolecia astronomowie zidentyfikowali dwa rodzaje niebieskich rozbłysków gamma (zwane w skrócie GRB): długie trwające dłużej niż 2 sekundy (do kilku minut) i krótkie trwające krócej niż 2 sekundy. Nie jesteśmy do końca pewni, co powoduje powstawanie GRB w kosmosie, ale uważa się, że długie powstają, gdy największe gwiazdy w naszym wszechświecie giną w wybuchach supernowych, pozostawiając po sobie gwiazdy neutronowe lub czarne dziury. Taka kataklizmowa śmierć uwalnia olśniewająco ogromne ilości energii we względnym błysku i voila! Błyski gamma.
Z drugiej strony uważa się, że krótkie GRB pochodzą z zupełnie innego mechanizmu: połączenia dwóch gwiazd neutronowych. Wydarzenia te nie są tak potężne jak ich kuzyni z supernowych, ale sieją spustoszenie wystarczająco lokalnie, aby wytworzyć błysk promieni gamma.
Wewnątrz silnika odrzutowego
Mimo to, gdy gwiazdy neutronowe zderzają się, jest to brzydka rzecz. Każda gwiazda neutronowa waży kilkakrotnie masę Słońca na Ziemi, ale ta masa jest ściskana w kulę nie szerszą niż typowe miasto. W momencie zderzenia między dwoma takimi obiektami, zaciekle krążą wokół siebie ze zdrowym ułamkiem prędkości światła.
Następnie gwiazdy neutronowe łączą się, tworząc większą gwiazdę neutronową lub, jeśli warunki są odpowiednie, czarną dziurę, pozostawiając ślad zniszczenia i gruzu z poprzedniego kataklizmu. Ten pierścień materii zapada się na zwłoki byłej gwiazdy neutronowej, tworząc tak zwany dysk akrecyjny. W przypadku nowo utworzonej czarnej dziury dysk ten zasila potwora w centrum stosu wraków z prędkością gazu rzędu kilku słońc na sekundę.
Gdy cała energia i materiał wirują wokół i wlewają się do środka układu, skomplikowany (i słabo rozumiany) taniec sił elektrycznych i magnetycznych nawija materiał i wystrzeliwuje strumienie tej materii w górę i od rdzenia wzdłuż osi obrotu obiektu centralnego i do otaczającego systemu. Gdy te dżety się przebiją, wyglądają jak gigantyczne, krótkie reflektory uciekające przed zderzeniem. A kiedy te reflektory celują w Ziemię, otrzymujemy puls promieni gamma.
Ale te strumienie są stosunkowo wąskie i dopóki nie widzisz głowicy GRB, nie powinno to być tak niebezpieczne, prawda? Nie tak szybko.
Fabryka Neutrino
Okazuje się, że dżety tworzą się i oddalają od miejsca połączenia gwiazdy neutronowej w nieuporządkowany, skomplikowany sposób. Chmury gazowe skręcają się i plączą, a strumienie promieniowania i materii z dala od centralnej czarnej dziury nie są uporządkowane.
Rezultatem jest całkowity, niszczycielski chaos.
W nowym badaniu para astrofizyków zbadała szczegóły tych systemów po zdarzeniu zderzeniowym. Badacze zwracali szczególną uwagę na zachowanie masywnych chmur gazu, które potykają się o siebie w popłochu napędzanym przez uciekające strumienie.
Czasami te chmury gazu zderzają się ze sobą, tworząc fale uderzeniowe, które mogą przyspieszać i zasilać własne zestawy promieniowania i cząstki wysokoenergetyczne, znane jako promienie kosmiczne. Promienie te, zbudowane z protonów i innych ciężkich jąder, otrzymują wystarczającą ilość energii, aby przyspieszyć do prawie prędkości światła, dzięki czemu mogą tymczasowo łączyć się w celu wytworzenia egzotycznych i rzadkich kombinacji cząstek, takich jak piony.
Piony szybko rozpadają się w deszcze neutrin, maleńkie cząstki, które zalewają wszechświat, ale prawie nigdy nie wchodzą w interakcje z inną materią. A ponieważ te neutrina są wytwarzane poza wąskim obszarem odrzutowca od samego GRB, można je zobaczyć nawet wtedy, gdy nie otrzymujemy pełnego podmuchu promieniowania gamma.
Same neutrina są znakiem, że gwałtowne, śmiertelne reakcje nuklearne zachodzą dalej od centrum dżetów. Nie wiemy jeszcze dokładnie, jak daleko rozciąga się strefa zagrożenia, ale lepiej być bezpiecznym niż żałować.
Podsumowując: po prostu nie zbliżaj się do kolidujących gwiazd neutronowych.
Paul M. Sutter jest astrofizykiemOhio State University, gospodarzemZapytaj kosmonautę iRadio kosmicznei autorTwoje miejsce we wszechświecie.
