МЫВСЕУМРЁМ #1

Примерно так я вижу начало фильма про постапокалипсис, если бы его снимал Сарик Андреасян. Именно про него и поговорим – не про Сарика, но про апокалипсис – и сразу возьмём не популярный исход – гамма-всплески. Что это вообще такое и как смысл этого словосочетания может нас может уничтожить, разберём как можно подробнее в этом еженедельном (или нет) выпуске.

elvyaotГамма-всплески впервые были обнаружены в 1968 году американскими спутниками-шпионами «Вела», которые по идее должны были отслеживать ядерные взрывы в атмосфере. Единственное, что было известно на протяжении 30 лет, — их источники всегда возникали в разных местах, при подробном рассмотрении которых не было ничего, разве что какая-то очень далёкая галактика. Гамма-всплески были словно громом среди ясного неба. Считалось, что они рождаются где-то в нашей галактике и это как-то связано с катаклизмами на нейтронных звёздах. В 90-ые НАСА запустили Гамма Обсерваторию «Комптон», которая вообще всё запутала: гамма-всплески регистрировались почти ежедневно и их источники были слишком равномерно расположены по небу, чтобы принадлежать нашей галактике. Усложняло положение то, что по яркости они распределены так, как будто мы находимся внутри сферического облака, дальше которого эти всплески не происходят. Но ответ есть: гамма-всплески и вправду рождаются за миллиарды световых лет от нас, а равномерно распределены они лишь потому, что сама Вселенная в таких масштабах равномерна. Эти всплески произошли, когда Вселенная была в 2-3 раза моложе, и своеобразная «стена» из всплесков появляется из-за наличия у неё горизонта. Но это поставило учёных в очередной тупик: их энергия должна достигать воистину неимоверных 10^51-10^52 эрг в гамма-квантах за считанные секунды. Это больше, чем самые мощные взрывы сверхновой, которая высвечивает эту энергию за месяцы. Со временем методики отслеживания всплесков всё совершенствовались, пока 23 февраля 1999 года не был зафиксирован всплеск, названный по дате — «0123». Это был первый зафиксированный всплеск (а не послесвечение, как раньше). Его можно было видеть с Земли в очень хороший бинокль, и длился он 40 секунд (на картинке именно он). Но что же такое 10^52 эрг?

Идеально эффективный взрыв 1 кг урана даст всего лишь 10^21 эрг. Идеальный термоядерный взрыв того же количества дейтерий-тритиевой смеси — в 3 раза больше. Если всё Солнце рванёт как термоядерная бомба, энергии будет ~3*10^51 эрг — как у маленького всплеска. При коллапсе звезды в чёрную дыру теоретически энергия сравнима с m*c^2, но в реальности 90% её уходит в саму чёрную дыру. Для Солнца (тут будет не чёрная дыра, а взрыв сверхновой) это именно те 10^53 эрг. Но вся эта энергия будет в виде нейтрино, а во всплесках вся энергия в гамма-квантах. Скорее всего, взрыв происходит неравномерно и мы попадаем на его самую зрелищную часть. Но что же будет, если мы попадём непосредственно в зону воздействия этого катаклизма вселенских масштабов?


Возьмём усреднённую ситуацию: средний всплеск мощностью 10^52 эрг, расстояние в 10 световых лет. В таких условиях нас обдаст энергией в 10^13 эрг. Это приблизительно один взрыв ядерной бомбы на гектар неба. Стоит ли говорить, что всё живое вымрет мгновенно. Атмосфера тут не помощник: пусть часть энергии и высветится на верхних слоях, но всё остальное дойдёт в виде света, и это будет ахерительно ярко. Даже если взять расстояние в 100 раз больше, энергии будет, как на ядерную бомбу на каждые 10 км^2. Вряд ли что-то сможет выжить в таких условиях.


Однако до сих пор точно неизвестно, что, собственно, устраивает эти масштабные космические выбросы. Но кандидаты всё же есть: парные нейтронные звёзды, сливающиеся в чёрную звезду, и коллапсирующие звёзды-гиганты. И вот примерный сценарий представления. За миллисекунду выпускается 10^54 эрг энергии, которые пока что невидимы, затем образуется диск из сверхплотной материи диаметром 10 км. Он и излучает энергию. Его срок существования пока что неизвестен и находится в предполагаемом промежутке от миллисекунды до сотен секунд. Эта энергия излучается почти со скоростью света в виде частиц и магнитного поля. Получается своеобразный ультрарелятивистский файербол или струя. Этого файербола/струи сначала не видно: плотность вещества слишком велика, и только потом, когда файербол непонятным пока образом превратил свою энергию в гамма-кванты, катастрофа звезды превращается в катастрофу галактического масштаба, способную истребить всю жизнь в радиусе 100 световых лет.

Но, к счастью, это явление не слишком частое — где-то 300 случаев в год. С поправкой на неполное поле зрения, дыры в данных и малую эффективность регистрирования малых всплесков получается 600-800 в год. Стараниями Б. Штерна с соискателями нашлась ещё куча слабых всплесков в архивных данных Копмтоновской лаборатории, и цифра поднимается до 1200-1300 в год, плюс минимум 2000 слабее порога регистрации. И когда я говорю «минимум 2000», я имею в виду, что в сумме всплесков, по скромным оценкам, не меньше 10 000 в год. Что-то многовато стало, не так ли? Но Вселенная большая. В одной только видимой её части около миллиарда галактик. Получается, один всплеск на миллион лет на галактику. На расстоянии, сопоставимом с размерами галактики, гамма-всплеск безопасен, но один из 100 000 всплесков может быть для нас опасен. Получается, раз в несколько сот миллионов лет гамма-всплеск действительно мог нанести урон фауне Земли, и вполне возможно, что именно он и уничтожил динозавров (есть даже несколько работ на эту тему).


Гамма-всплеск — самое яркое и самое смертоносное явление, которое только знает человечество, однако вряд ли оно скоро нас настигнет, а если и настигнет, это будет самой безболезненной, самой быстрой смертью для всего живого на нашей уютненькой планете Земля. Вряд ли нам стоит его бояться, ибо защититься от него мы никак не можем. Так зачем же волноваться из-за явления, с которым сделать мы ничего не можем?

By | 2016-11-06T05:53:15+00:00 19/03/2016|Categories: Научпоп|0 Comments

About the Author:

Angry bird