انطباع فني عن انفجار أشعة جاما ينفجر بالقرب من الأرض. اضغط للتكبير.
نحن نعيش في كون خطير. أضف الآن رشقات أشعة غاما إلى القائمة - أقوى تلك الانفجارات في الكون. حتى 10 ثوان من الإشعاع من أحد هذه الأحداث سيكون انتكاسة قاتلة للحياة على الأرض. قبل أن تبدأ في البحث عن كوكب آخر للعيش فيه ، يوجد الدكتور أندرو ليفان من جامعة هيرتفشاير هنا لشرح احتمالات حدوث انفجار قريب. يبدو أن الاحتمالات في صالحنا.
استمع إلى المقابلة: نحن في مأمن من Gamma Ray Bursts (6.0 ميجا بايت)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
ما هو البودكاست؟
فريزر كين: الآن ، أريد أن أعرف مدى أماني من انفجارات أشعة جاما ، ولكن هل يمكنك أولاً أن توضح للشرح ما هي هذه الانفجارات؟
دكتور أندرو ليفان: إن انفجارات أشعة جاما كانت في الحقيقة لغزا لمعظم السنوات الثلاثين الماضية. تم اكتشافها لأول مرة في عام 1967 بواسطة الأقمار الصناعية التي تم إطلاقها للبحث عن أدلة على التجارب النووية الجارية في الفضاء. لذا في ستينيات القرن الماضي كان هناك قلق من كلا الجانبين - الروس والأمريكيون - نحن قلقون من أن الجانب المنافس قد يكون يقوم باختبار أسلحة نووية في مكان ما في الفضاء. وهكذا كانت هناك معاهدة حظر اختبار حظرت ذلك ، ومن ثم تم إطلاق أقمار صناعية مختلفة لتكون قادرة على الكشف عن توقيع هذه الاختبارات. وهذه الاختبارات كانت ستعطي توقيعًا كان سيكون بمثابة رشقات من أشعة جاما. وهكذا تم إطلاق الأقمار الصناعية للبحث عن ذلك. لم يروا في الواقع أي أشعة غاما من التجارب النووية ، ولكن ما وجدوه هو هذه الانفجارات اللامعة للغاية التي لم تحدث في أي مكان في النظام الشمسي. لا يرتبط بأي شيء كان واضحًا ؛ ليس القمر أو أي من الكواكب أو أي شيء من هذا القبيل. وهكذا كانت هذه أول انفجارات أشعة غاما المكتشفة.
طوال العشرين أو الثلاثين سنة القادمة ، كان هذا كل ما عرفناه عنهم ؛ هذه الومضات الغريبة غير المبررة للإشعاع عالي الطاقة. هذا ضوء بطول موجي أقصر بكثير من الأشعة السينية التي تستخدمها الصور الطبية. وقد كانت صعبة للغاية بسبب ذلك لتحديدهم. لذا لم نكن نعرف أين هم حقًا ، سواء كانوا قريبين منا أو ما إذا كانوا بعيدون جدًا. ثم في أواخر التسعينات ، نجحنا أخيرًا في تحديد مصدرها عن طريق الانبعاثات الضوئية ، عن طريق الضوء العادي ، وأظهر ذلك أنها انفجارات مشرقة بشكل لا يصدق تحدث في الكون البعيد ، لذا فأنت تتحدث عن النظر مباشرة إلى بضع مئات الملايين من السنين بعد الانفجار العظيم - 95 ٪ من طريق العودة عبر عصر الكون.
وهكذا ، كان هذا نوعًا من الاختراق الأول. وبعد ذلك على مدى السنوات القليلة المقبلة ، تم إدراك أن انفجارات أشعة جاما كانت في الواقع ناتجة عن انهيار نجم ضخم للغاية. لذلك عندما تتحدث بشكل مكثف ، فأنت تتحدث في الواقع عن 20-30 مرة ثقيلة مثل الشمس. وما يحدث مع هذه النجوم هو أنها تحرق أو تندمج الهيدروجين في عناصر أثقل في قلبها. وفي النهاية تتوقف هذه العملية ، تسقط في نفسها ، وتشكل ثقبًا أسود ، وهذه العملية هي التي تخلق انفجارًا لأشعة جاما.
فريزر: يبدو هذا مشابهًا جدًا لعملية انفجار المستعر الأعظم. لذا ، ما الفرق؟
دكتور ليفان: حسنًا ، العديد من رشقات أشعة جاما هي انفجارات مستعر أعظم. لذا فهي مجرد مجموعة فرعية من المستعر الأعظم. يحدث المستعر الأعظم عندما تنفد النجوم أكثر من كتلة الشمس بمقدار 8 أضعاف من الوقود النووي وتنهار ، لكنها تشكل معظم الوقت نجمًا نيوترونيًا وليس ثقبًا أسود. أصبح النجم النيوتروني الآن جسمًا أقل تطرفًا بقليل ، ولكنه لا يزال شديدًا للغاية. وهكذا تكون كتلة الشمس أكثر أو أقل ، لكنها تنهار في منطقة يبلغ عرضها 10 أميال فقط. ولكن ما يحدث هناك هو أنك تحصل على طاقة أقل بكثير. وهكذا عندما يكون لديك هذه النجوم الضخمة جدًا التي تتحول إلى انفجارات أشعة غاما ، يتم إطلاق الطاقة من أشعة غاما هذه في طائرة. لذا فهو يشبه خرطوم مياه يتم توجيهه إليك مباشرة ، ويخرج بشكل أساسي من أقطاب النجم في كلا الطرفين. يضيء السماء كمصدر مشرق للغاية. لكنها تضيء ربما فقط بضعة في المئة من السماء. وهذا هو المكان الذي تنبعث منه أشعة غاما ، وهذا ما يجعل انفجار أشعة غاما. وفقط أنواع قليلة من السوبرنوفا هي تلك التي تخلق الثقوب السوداء والظروف اللازمة لإنشاء طائرة هي تلك التي تخلق انفجار أشعة غاما. ثم انفجارات أشعة غاما أكثر سطوعًا بكثير من المستعرات الأعظمية العادية التي نراها.
فريزر: وكونك قريبًا يعد مكانًا خطيرًا للغاية. ما مدى خطورتها ، وإلى أي مدى هو مجال الدمار؟
د. ليفان: يتحدث الناس عن المستعرات الأعظمية ويتحدثون عن انفجارات أشعة جاما باعتبارها خطرة على الأرض. بالنسبة للمستعر الأعظم ، يجب أن يكون قريبًا جدًا ؛ يجب أن يكون حوالي 10 فرسخ منا (أو 30 سنة ضوئية). حقا لا يوجد الكثير من النجوم في ذلك. الآن مع انفجارات أشعة جاما أكثر إضاءة بكثير بحيث يمكن أن تكون بعيدة عنا 30 أو 40.000 سنة ضوئية. هذا نصف الطريق عبر المجرة. إذا انفجر المرء في وسط المجرة وضرب الأرض ، فسيكون ذلك أمرًا خطيرًا للغاية بالنسبة لنا. لأن ما سيحدث هو أن الإشعاع عالي الطاقة سيضربنا سوف يؤين الغلاف الجوي المرتفع ويخلق الكثير من أكاسيد النيتروجين الجديدة ، السيئة تمامًا التي ستنتج أمطارًا حمضية. سوف تدمر طبقة الأوزون ، وفي نفس الوقت ، ستستحم بجانب الأرض التي تواجهها بجرعة عالية بشكل لا يصدق من الأشعة فوق البنفسجية.
فريزر: إذا انفجر أحد هذه الأشياء في مجرتك ، فهذا يعد انتكاسة كبيرة للحياة. لا أستطيع أن أتخيل الكثير الذي يمكن أن يتحمل ذلك ، بصرف النظر عن الحياة الميكروبية تحت الأرض.
د. ليفان: نعم ، بالتأكيد. التأثير بالنسبة لنا هو أنك ستواجه موقفًا متناقضًا إلى حد ما حيث يمكن لأكاسيد النيتروجين التي تم إنشاؤها في الغلاف الجوي حجب الضوء البصري ، لذلك سيكون لديك تبريد عالمي. ستواجه مشاكل في عملية التمثيل الضوئي للنباتات وأشياء من هذا القبيل. ولكن في نفس الوقت لأن لديك طبقة الأوزون يتم تدميرها ، سيكون لديك تدفق عالي من الأشعة فوق البنفسجية التي من شأنها أن تضر حقًا بأي حياة واجهتها. وبالتالي سيكون لها تأثير كبير على عملية التطور. من المستبعد جدًا ما إذا كان من الممكن بالنسبة لنا أن نتطور بما يكفي للعيش من خلال ذلك.
فريزر: هل يعتقد العلماء أن هذا هو المسؤول عن بعض حوادث الانقراض في الماضي؟
د. ليفان: كان هناك الكثير من النقاش حول هذا الموضوع. من الواضح أن أكثر ما تم الحديث عنه عن الانقراض هو أن الديناصورات ويعتقد الكثير من الناس الآن أنه ربما كان كويكبًا ضرب من خارج الأرض أو شيء من هذا القبيل. كان هناك بالتأكيد حدث انقراض قبل حوالي 400 مليون سنة تحدث الناس عنه ربما بسبب انفجار أشعة جاما. من الواضح أنه غير مؤكد للغاية عندما تنظر إلى الوراء وتحاول النظر في السجل الأحفوري ، ولكن من المؤكد أنه تم الحديث عن انفجارات أشعة غاما بسبب حقيقة أنها أقل شيوعًا من المستعر الأعظم ، يمكن أن تؤثر عليك على مثل هذا الحجم الكبير حجم الأرض التي تحدث عنها الناس حول الانقراضات الماضية بسبب انفجارات أشعة جاما.
فريزر: حسنًا ، لقد تلقيت بعض الأخبار السارة الآن. ضعها علي.
د. ليفان: ما قمنا به هو دراسة الكثير من هذه الانفجارات ، حوالي 40 منها. الآن هذه انفجارات أشعة جاما يمكنك الاسترخاء ، فهي بعيدة جدًا بحيث يصعب رؤيتها بالفعل حتى مع أكبر التلسكوبات في العالم. لكن ما يمكننا دراسته منهم هو نوع المجرة التي تحدث فيها. وبالتالي فإن مجرة درب التبانة ، التي هي مجرتنا ، تسمى حلزوني كبير التصميم. إنها مجرة كبيرة وكبيرة جدًا. الآن عندما تنظر إلى أنواع المجرات التي تميل إلى حدوثها ، ستجد أنها موجودة دائمًا في هذه المجرات الصغيرة والفوضوية وغير المنتظمة للغاية التي لها كتلة منخفضة جدًا ، والتي تختلف تمامًا عن مجرة درب التبانة. والسبب في ذلك هو أن درب التبانة لديه الكثير مما نسميه المعادن. الآن عندما يتحدث الفلكيون عن المعادن ، نحن لا نعني بالفعل أشياء مثل الألومنيوم أو الحديد ، أو أشياء من هذا القبيل. نحن نعني أي شيء أثقل من الهيدروجين أو الهيليوم. وهكذا من أجل الحصول على الحياة ، يجب أن يكون لديك الكربون والأكسجين وأشياء من هذا القبيل نادرة جدًا في المجرات الصغيرة التي تنفجر فيها أشعة غاما. وبالتالي ، ما تدركه عندما تنظر إليه هو أن المجرات الصغيرة ضرورية لخلق انفجارات أشعة جاما لأن ما تحتاجه في الأساس هو النجوم الضخمة جدًا التي تشكل ثقوبًا سوداء ، ومن الأسهل بكثير القيام بذلك في هذه المجرات الصغيرة التي تحتوي على عدد قليل جدًا المعادن. وما يعنيه هذا بشكل أساسي هو أنه على الرغم من أنه كان لدينا ذلك في الماضي ، فإن رشقات أشعة جاما لا تحدث في المجرات مثل مجرتنا.
فريزر: أعلم أن بعض الأبحاث الحديثة تُظهر لنا بعض المناطق التي تشكل النجوم في المجرات الساتلية القريبة إلى مجرة درب التبانة والتي تبني نجومًا تبلغ كتلتها 50-80 ضعف كتلة الشمس ، لذا فهؤلاء المرشحين الجيدين أو هل هناك شيء عناصر أثقل؟
د. ليفان: نعم ، لذلك هناك شيء محدد للغاية حول العناصر الثقيلة. عندما يكون لديك عناصر أثقل في النجم ، فإنه يؤثر في الواقع على تطور النجم بشكل أساسي. وما يحدث هو أن هذه العناصر الثقيلة لها ما نسميه الرياح النجمية. رياح نجمية قوية. وهذا يعني أنهم يدفعون جميع المواد الموجودة خارجهم. لذا ، على الرغم من أنهم يبدأون حياتهم كنجوم ضخمة جدًا ، في الوقت الذي ينهيون فيه حياتهم ، فقدوا بالفعل الكثير من تلك الكتلة التي لم تعد ضخمة بما يكفي لتشكيل ثقوب سوداء. وهكذا فإنهم في الواقع يشكلون هذه النجوم النيوترونية على أنها مستعرات أعظمية عادية. لذلك ليس هناك شك كبير في أن هذه النجوم الضخمة التي تراها ومناطق تشكيل النجوم الضخمة التي تراها ستشكل مستعرات أعظمية ، لأنها بعيدة جدًا ، ولا تشكل تهديدًا لنا. وبسبب الرياح النجمية ، سيفقدون الكثير من كتلتهم لدرجة أنهم لا يستطيعون عمل ثقوب سوداء ، وبالتالي لا يمكنهم إحداث انفجارات لأشعة جاما.
فريزر: نظرًا لأن جميع انفجارات أشعة جاما قد شوهدت في جميع أنحاء الكون ، فهل هي تقريبًا وظيفة من العمر - وأنت تنظر بعيدًا ، فأنت تنظر إلى الوراء في الوقت المناسب. اعتدنا على حدوث انفجارات لأشعة جاما ، لكنها لم تعد تحدث.
د. ليفان: نعم ، إلى حد كبير. من الواضح أنه مع تطور النجوم ، تصنع الجيل الأول من النجوم. جميع المعادن ، كل الذرات التي تراها من حولك ، في جسمك ، في المبنى ، وكل شيء من هذا القبيل ، مصنوعة من انفجارات السوبرنوفا في الماضي. إنهم يثريون كل شيء من حولهم ، ثم هناك جيل آخر من النجوم المصنوعة من ذلك ، وهكذا. وهكذا عندما تنظر إلى الكون ، كان هناك القليل من هذه المعادن حولها ، وأقل من هذه العناصر الثقيلة ، وبالتالي فإن الكون المبكر هو مكان أكثر واعدة للبحث عن انفجارات أشعة جاما من الكون كما نراه الآن حيث تحدث فقط انفجارات أشعة جاما في المجرات الصغيرة حيث لم يكن هناك الكثير من تكوين النجوم طالما كان هناك في درب التبانة.
