NASA: Гамма-всплески уже приводили к глобальному вымиранию в прошлом и это может повторится

Мощный гамма-всплеск уже привел к глобальному вымиранию в прошлом и  подобное событие может произойти снова, без предупреждения, оказав разрушительный эффект на всю земную жизнь. Гамма-излучение от взрыва относительно соседней звезды, достигнет Земли всего за десять секунд, но за это время будет истощено  до половины защитного озонового слоя атмосферы. Ультрафиолетовое излучение Солнца убьет большую часть жизни на Земле.

Примерно раз в день, происходит нечто удивительное: небо озаряется яркой вспышкой энергии. Всего на несколько мимолетных секунд, этот загадочный взрыв, происходящий, казалось бы, из случайного направления - каждый раз разного – входит в число самых ярких объектов в небе.

Среди первых 500 гамма-всплесков, обнаруженных спутником Свифт, GRB 090429B, в настоящее время является самым дальним взрывом из когда-либо зарегистрированных и кандидатом на самый отдаленный объект во Вселенной. GRB 090429B обрушился прямо на Землю, но было слишком далеко, чтобы оказать заметное влияние.

Однако в далеком прошлом, это был не такой случай, предполагают некоторые ученые. И в будущем, подобное событие может произойти снова, без предварительного уведомления и предупреждения, чтобы оказать разрушительный эффект на всю земную жизнь.

Ученые из NASA и Университета Канзаса говорят, что массовое вымирание на Земле сотни миллионов лет назад могло быть вызвано взрывом звезды, называемым гамма-всплеском. Ученые не имеют прямых доказательств того, что взрыв привел к исчезновению древней жизни. Сила их труда в создании атмосферных моделей - по сути, сценария, «что если это произойдет».

Гамма-всплеск, обволакивающий землю, в изображении художника.

Ученые подсчитали, что гамма-излучение от взрыва относительно соседней звезды, достигнет Земли всего за десять секунд, но за это время будет истощено до половины защитного озонового слоя атмосферы. Восстановление может занять не менее пяти лет. При поврежденном озоновом слое, ультрафиолетовое излучение Солнца может убить большую часть жизни на суше и вблизи поверхности океанов и озер, нарушить пищевую цепь.

Гамма-всплески более двух секунд вызываются распадом быстро вращающейся массивной звезды в конце своей жизни. Когда звезда коллапсирует, струи частиц и гамма-излучение, возникающее при рождении новой черной дыры, производят взрыв в направлениях, противоположных ядру звезды. Ученые полагают, что Земля попала в квадрат из струй, произведенных гамма-всплеском, примерно таким, как показано здесь.

Однако мало кто когда-либо видел такие вспышек прямо: энергия идет почти исключительно в виде гамма-лучей, которые человеческий глаз не может определить. Даже если бы наши глаза были чувствительны к этому чрезвычайно энергичному виду излучения, гамма-лучи не могут проникнуть в атмосферу. Только благодаря спутникам мы знаем о наличии этих таинственных взрывов.

Гамма-всплески, представляют собой самые мощные взрывы энергии в космосе с момента самого Большого Взрыва. Они соответствуют эквиваленту мощности, способной испарить в считанные секунды тысячу таких планет как Земля, преобразовав материю в чистую энергию. Эти явления представляют собой одну из самых живучих тайн Вселенной с момента их открытия в 1960 году. Лишь недавно они начали раскрывать свои секреты.

Ученые говорят, что десятисекундный всплеск гамма-излучения от мощного взрыва звезды на расстоянии в 6000 световых лет от Земли мог бы привести к массовому вымиранию сотни миллионов лет назад. В концепции этого художника мы видим гамма-лучи, бомбардирующие атмосферу Земли. (Расширяющиеся оболочки изображаются синим цветом, но гамма-лучи на самом деле невидимы.) Гамма-лучи инициируют изменения в атмосфере, разрушающие озон и создающие коричневый смог NO2.

При повреждении озонового слоя на срок до пяти лет, вредное ультрафиолетовое излучение от Солнца убьет малые формы жизни и нарушит пищевую цепь. Ученые говорят, что гамма-всплеск, возможно, был причиной Ордовикско-силурийское вымирания 450 миллионов лет назад, еще за 200 миллионов лет до динозавров.

Гамма-всплески в нашей галактике Млечный Путь действительно редки, но ученые полагают, что, по крайней мере, один из них произошел недалеко и накрыл Землю в прошедший миллиард лет. Жизнь на Земле, как полагают, появилась по меньшей мере 3,5 миллиарда лет назад. Это исследование, при поддержке гранта астробиологии NASA, представляет собой тщательный анализ гипотезы "массового вымирания", о которой впервые объявили члены этой научной группы в сентябре 2003 года.

"Гамма-всплески, происходящие в пределах 6000 световых лет от Земли будут иметь разрушительное воздействие на жизнь", сказал д-р кафедры физики и астрономии в университете штата Канзас Адриан Мелотт (Melott). "Мы не знаем точно, когда он произошел, но мы достаточно уверены, что это событие было и оставило свой след. Самое удивительное то, что лишь 10-секундный всплеск может вызвать годы сокрушительного разрушения озонового слоя ".

Гамма-всплески являются наиболее мощными взрывами, известными во Вселенной, и большинство из них возникают в далеких галактиках. Большинство всплесков, вероятно, производят взрывы звезд в 15 раз более массивных, чем наше Солнце. Ученые говорят, что поток, вырвавшийся из соседней звезды, может привести к серьезному повреждению защитного озонового слоя Земли. В этой художественной иллюстрации мы видим гамма-лучи, бомбардирующие атмосферу Земли. (Расширяющаяся оболочка изображается синим цветом, но гамма-лучи на самом деле невидимы.)

Научная статья, описывающая этот результат появится в Astrophysical Journal Letters. Ведущий автор Брайан Томас, доктор наук, кандидат в Университете Канзаса, коллега доктора А. Мелотта.

Томас говорит, что гамма-всплеск может быть причиной Ордовикско-силурийское вымирания 450 миллионов лет назад, убив 60 процентов всех морских беспозвоночных. Жизнь была в значительной степени ограничена морем, хотя есть свидетельства примитивных наземных растений в этот период.

В новой работе ученые использовали подробные компьютерные модели для расчета последствий близкого гамма-всплеска на атмосферу и для жизни планеты.

Томас, с доктором Чарльзом Джекман из Goddard Space полетов НАСА в Гринбелте, рассчитали эффект близких гамма-всплесков на атмосферу Земли. Гамма-лучи, высоких энергий в виде света, могут привести к преобразованию молекулярного азота (N2) в атомы азота, которые реагируют с молекулярным кислородом (O2) с образованием оксида азота (NO). NO будет разрушать озон (O3) и производить диоксид азота (NO2). NO2 вступает в реакцию с атомарным кислородом по преобразованию NO. Чем больше NO,тем больше разрушения озона. Компьютерные модели показывают, что почти половина озонового слоя разрушается в течение нескольких недель. Пять лет спустя, по крайней мере, 10 процентов остаются по-прежнему разрушены.

Далее Томас и его коллеги рассчитали влияние ультрафиолетового излучения на жизнь. Глубоководные существа, живущие ниже уровня воды в несколько фунтов будут защищены. Обитающие на поверхности планктон и другие формы жизни, однако, не выживут. Планктон является основой морской пищевой цепи.

Изображение / анимация:Это моделирование показывает регионы планеты наиболее восприимчивые к повреждениям ДНК (показаны красным цветом), если большая гамма-вспышка произойдет близко к Земле.

Хотя нет прямых доказательств того, ученые говорят, что близкая гамма-вспышка, стала причиной, из-за которой, возможно, погибло 450 миллионов лет назад 60 процентов всех морских беспозвоночных.

Д-р Брюс Либерман, палеонтолог из Университета Канзаса, предполагает, что гамма-вспышка была причиной вымирания динозавров. Вначале резкое падение температуры поверхности Земли вызвало быструю смерть популяции рептилий, а затем произошел и сам Ледниковый период.

В двойных системах, содержащих нейтронные звезды, эмиссия гравитационного излучения постепенно приводит к сближению объектов. Эта анимация показывает такую систему примерно через миллиард лет, когда две равные массы нейтронных звезд кружатся друг вокруг друга 60000 раз в минуту. Звезды сливаются за несколько миллисекунд, посылая импульс гравитационных волн и создавая короткий гамма-всплеск.

Доктор Томас говорит: "Всплески, которые мы обнаруживаем сегодня, возникли миллиарды лет назад, до того как образовалась Земля. Среди миллиардов звезд в нашей Галактике, существует хороший шанс, что массивная и относительно близкая звезда взорвется и пошлет гамма-лучи в нашу сторону. "Миссия Swift, начатая в ноябре 2004 года, поможет определить вероятность последних вспышек".

Swift является первой в своем роде многоволновой обсерваторией, посвященной научному изучению гамма-всплесков (GRB). Все три его инструмента будут работать вместе для наблюдения гамма-всплесков и послесвечения в гамма-, рентгеновском, ультрафиолетовом и оптическом диапазонах. Цель Swift - решение 35-летней тайны происхождения гамма-всплесков. Ученые считают, что GRB являются криками во время рождения черных дыр.

В режиме реального времени GRB карта звездного неба отслеживает GRB, так же как Геологическая служба США (USGS) отслеживает землетрясения.
Гамма-всплески в режиме реального времени Sky Map является AWeb приложением, которое призвано дать ежеминутные обновления событий гамма-всплесков, о которых сообщает различные средства спутникового обнаружения. http://grb.sonoma.edu/

Данные со спутников и обсерваториями по всему миру показывают струю от мощного взрыва звезды, свидетелями которого мы стали 19 марта 2008. Он был направлен почти прямо на Землю.

Swift, спутник НАСА, обнаружил взрыв - официальное название GRB 080319B - в 2:13 утра EDT, его позиция была определена в созвездии Волопаса. Наблюдения за событием дали астрономам самый подробный портрет взрыва за всю историю.
В течение 15 секунд взрыв проявился настолько, чтобы быть видимым в темном небе человеческому глазу. Он быстро достиг самого высокого уровня величины 5,3 балла по астрономическим масштабам яркости. Невероятно, но расстояние от Земли до умирающей звезды составило 7,5 миллиарда световых лет.

Гамма-всплески являются наиболее яркими взрывами во Вселенной. Большинство возникают, когда в массивных звездах заканчивается ядерное топливо. Как только ядро звезды коллапсирует, она создает черную дыру или нейтронную звезду, происходят процессы, которые полностью не понятны. Они направляют мощные струи газа наружу. Эти струи пробивают коллапсирующую звезду. Как только струи выстреливают в космос, они сталкиваются с газом, ранее покинувшим звезду, и нагревают ее. Это создает яркие зарницы.

 Contacts and sources:
Christopher Wanjek 
NASA Goddard Space Flight Center

Related Links:
Swift mission
Gamma-ray Bursts
Gamma-ray Astronomy
Sonoma State University
NASA Cosmic Mystery Solved
INAF  
Penn State  

NASA Scientists Catch a Unique Gamma-Ray Burst (GRB 050509b)
http://www.nasa.gov/vision/universe/watchtheskies/short_burst.html

Scientists Detect New Kind of Cosmic Explosion (GRB 060218)
http://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/oddball_burst.html"Naked-Eye” Gamma-Ray Burst Was Aimed Squarely At Earth (GRB080319B)
http://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/naked_eye_telecon.html

New Gamma-Ray Burst Smashes Cosmic Distance Record (GRB 090423)
http://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/cosmic_record.html