Bör du vara orolig för gammastrålning?

Av alla de kosmiska katastroferna som kan påverka vår planet är en attack av strålning från en gammastrålning säkert en av de mest extrema. GRB: er, som de kallas, är kraftfulla händelser som släpper enorma mängder gammastrålar. Dessa är bland de mest dödliga strålningarna som är kända. Om en person råkade vara nära ett gammastråleproducerande föremål skulle de stekas på ett ögonblick. Visst kan en gammastrålningsskada påverka livets DNA, vilket kan orsaka genetisk skada långt efter att bristen är över. Om något sådant hände i jordens historia, kunde det väl ha förändrat livets utveckling på vår planet.

Om en gammastrålning brast på jorden skulle dessa regioner på planeten se högre än normalt för DNA i planeter, djur och människor. NASA / Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studiohttps: //svs.gsfc.nasa.gov/3149

Den goda nyheten är att jorden som sprängs av en GRB är en ganska osannolik händelse. Det beror på att dessa skurar uppstår så långt bort att chansen att skadas av en är ganska liten. Fortfarande är de fascinerande händelser som lockar astronomers uppmärksamhet närhelst de inträffar. 

Vad är Gamma-ray Bursts? 

Gamma-ray bursts är jättexplosioner i avlägsna galaxer som sänder ut svärmar av kraftfullt energiska gamma-strålar. Stjärnor, supernovaer och andra föremål i rymden strålar bort sin energi i olika former av ljus, inklusive synligt ljus, röntgenstrålar, gammastrålar, radiovågor och neutrino, för att nämna några. Gamma-ray bursts fokuserar sin energi på en specifik våglängd. Som ett resultat är de några av de mest kraftfulla händelserna i universum, och explosionerna som skapar dem är också ganska ljusa i synligt ljus.

Den här kartan visar platserna för tusen gammastrålare över himlen. Nästan alla inträffade i avlägsna galaxer. NASA / Swift

The Anatomy of a Gamma-ray Burst

Vad orsakar GRB: er? Under lång tid förblev de ganska mystiska. De är så ljusa att man till en början trodde att de kanske var mycket nära. Det visar sig nu att många är väldigt avlägsna, vilket betyder att deras energier är ganska höga.

Astronomer vet nu att det krävs något väldigt konstigt och massivt för att skapa ett av dessa utbrott. De kan uppstå när två mycket magnetiserade föremål, som svarta hål eller neutronstjärnor kolliderar, deras magnetfält sammanfogas. Denna åtgärd skapar enorma jetplan som fokuserar energiska partiklar och fotoner som strömmar ut från kollisionen. Strålarna sträcker sig över många ljusår av rymden. Tänk på dem som Star Trek-som phaser-skurar, bara mycket kraftfullare och når ut på nästan kosmisk skala. 

En illustration av en gammastrålningsbrast som involverar ett svart hål och en stråle av material som springer över rymden. NASA

Energin från en gammastrålningsbrist fokuseras längs en smal stråle. Astronomer säger att det är "kollimerat". När en supermassiv stjärna kollapsar kan den skapa en långvarig burst. Kollisionen mellan två svarta hål eller neutronstjärnor skapar kortvariga skurar. Konstigt nog kan kortvariga skurar vara mindre kollimerade eller i vissa fall inte särskilt fokuserade alls. Astronomer arbetar fortfarande med att ta reda på varför detta kan vara. 

Varför vi ser GRB: er 

Genom att kollimera energin från sprängningen betyder att mycket av det fokuseras i en smal stråle. Om jorden råkar ligga längs sikten av den fokuserade sprängningen, upptäcker instrument GRB direkt. Det producerar faktiskt en stark sprängning av synligt ljus också. En långvarig GRB (som varar mer än två sekunder) kan producera (och fokusera) samma mängd energi som skulle skapas om 0,05% av solen omedelbart skulle förvandlas till energi. Nu är det en enorm sprängning!

Att förstå immensiteten i den typen av energi är svårt. Men när så mycket energi strålas direkt från halvvägs över universum kan den vara synlig med det blotta ögat här på jorden. Lyckligtvis är de flesta GRB inte så nära oss.

Hur ofta inträffar gammastrålning?

I allmänhet upptäcker astronomer ungefär ett brast om dagen. Men de upptäcker bara de som strålar strålningen i jordens allmänna riktning. Så astronomer ser förmodligen bara en liten procentandel av det totala antalet GRB som förekommer i universum.

Det ställer frågor om hur GRB: er (och föremål som orsakar dem) distribueras i rymden. De förlitar sig starkt på stjärnbildande regioner, liksom åldern på den inblandade galaxen (och kanske också andra faktorer). Medan de flesta tycks förekomma i avlägsna galaxer, kan de hända i närliggande galaxer, eller till och med i våra egna. GRB: er i Vintergatan verkar dock vara ganska sällsynta.

Kan ett gammastrålningseffekt liv på jorden?

Nuvarande uppskattningar är att en gammastrålning kommer att inträffa i vår galax, eller i en närliggande galax, ungefär var femte miljon år. Det är dock ganska troligt att strålningen inte kommer att påverka jorden. Det måste hända ganska nära oss för att det ska få effekt.

Det beror på strålningen. Även föremål som är mycket nära en gammastrålning kan inte påverkas om de inte är i strålvägen. Men om ett objekt är på vägen kan resultaten vara förödande. Det finns bevis som antyder att en något närliggande GRB kunde ha inträffat för cirka 450 miljoner år sedan, vilket kan ha lett till en massutrotning. Beviset för detta är dock fortfarande skissartat.

Stående i vägen för strålen

En närliggande gammastrålning som strålas direkt på jorden är ganska osannolik. Men om en sådan inträffade, skulle mängden skada bero på hur nära sprängen är. Förutsatt att en inträffar i Vintergalaxen, men mycket långt borta från vårt solsystem, är det kanske inte så illa. Om det händer relativt i närheten beror det på hur mycket av strålen jorden korsar.

När gammastrålarna strålade direkt på jorden skulle strålningen förstöra en betydande del av vår atmosfär, speciellt ozonskiktet. Fotonerna som strömmar från bristen skulle orsaka kemiska reaktioner som leder till fotokemisk smog. Detta skulle ytterligare tömma vårt skydd mot kosmiska strålar. Sedan finns det de dödliga strålningsdoserna som ytlivslivet skulle uppleva. Slutresultatet skulle vara massutrotning av de flesta arter av liv på vår planet.

Lyckligtvis är den statistiska sannolikheten för en sådan händelse låg. Jorden verkar befinna sig i ett område i galaxen där supermassiva stjärnor är sällsynta, och binära kompakta objektsystem är inte farligt nära. Även om en GRB hände i vår galax är sannolikheten för att den skulle riktas rätt mot oss ganska sällsynt.

Så medan GRB är några av de mest kraftfulla händelserna i universum, med kraften att förstöra livet på alla planeter på dess väg, är vi i allmänhet väldigt säkra.

Astronomer observerar GRB: er med kretsande rymdskepp, till exempel FERMI-uppdraget. Den spårar varje gammastråle som släpps ut från kosmiska källor, både i vår galax och i avlägsna rymden. Det fungerar också som ett slags "tidig varning" för inkommande skurar och mäter deras intensitet och platser.

Så här ser gammastrålhimlen ut som sett av NASA: s Fermi-teleskop. Alla ljusa källor avger gammastrålar med styrkor större än 1 GeV (giga-elektron-volt). Kredit: NASA / DOE / Fermi LAT-samarbete

Redigerad och uppdaterad av Carolyn Collins Petersen.