Kdy Zemi předstihne gama záblesk a proč všechno živé zemře

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Jak píše Plait v Death From Above, záblesk gama paprsků je nejvýraznější událostí od velkého třesku. Žádný takový výbuch se neopakuje další, ale všechny vznikají v důsledku katastrof galaktického rozsahu: když zemřou velmi velké hvězdy, přestanou „hořet“a zhroutí se pod vlivem vlastní gravitace nebo pravděpodobně v důsledku srážky dvou neutronových hvězd. (objekty velikosti města, ale s hmotností jako jedno nebo dvě Slunce).

V takových případech je energie vyvrhována ne rovnoměrně ve všech směrech, ale v nasměrovaných paprscích. Tato událost je tak grandiózní, že ji lze někdy vidět pouhým okem na miliardy (!) světelných let. Co se stane, když takový paprsek dopadne na Zemi?

Předpokládejme, že se GRB stalo velmi blízko: 100 světelných let daleko. I na tak blízkou vzdálenost by byl průměr paprsku vzplanutí gama obrovských, 80 bilionů km. To znamená, že by byla pohlcena celá Země, celá sluneční soustava, jako písečná blecha zachycená tsunami.

Naštěstí GRB mají relativně krátkou životnost, takže paprsek nás zasáhne za méně než sekundu až několik minut. Průměrná dávka trvá asi deset sekund.

To není v porovnání s rotací Země příliš dlouhé, takže paprsek by zasáhl pouze jednu polokouli. Druhá hemisféra by byla relativně bezpečná… alespoň na nějakou dobu. Nejstrašnější následky by byly v místech přímo pod zábleskem gama (kde by byla erupce viditelná přímo nad hlavou, v zenitu) a minimální tam, kde by byla viditelná na obzoru. Ale přesto, jak uvidíme, žádné místo na Zemi by nebylo zcela bezpečné.

Nespoutaná energie, která by byla vypuštěna na Zemi, je ohromující. To je víc než nejhorší noční můry studené války: je to jako odpálit jednu megatunu jadernou bombu ze strany gama záblesku na každých 2,5 km2 planety. To (pravděpodobně) nestačí k tomu, aby se oceány uvařily nebo aby se odtrhla atmosféra od Země, ale zkáza by byla mimo chápání.

Mějte na paměti, že to vše pochází z objektu nacházejícího se ve vzdálenosti 900 bilionů km.

Každý, kdo by se v okamžiku záblesku díval na oblohu, mohl oslepnout, ačkoli vrcholu jasu ve viditelné oblasti by pravděpodobně bylo dosaženo až po několika sekundách – dost na to, aby ucukl a odvrátil se. Ne že by to moc pomohlo.

Ti, kteří by v tu chvíli byli chyceni na ulici, by měli velké problémy. I kdyby se nespálili žárem – a byli by – okamžitě by se smrtelně spálili obrovským proudem ultrafialového záření. Ozonová vrstva by byla doslova okamžitě zničena a UV záření jak z gama záblesku, tak ze Slunce by se volně dostalo na zemský povrch, čímž by se zem, stejně jako oceány, stala neúrodnou až do hloubky několika metrů.

A to pouze z UV záření a tepla. Zdá se kruté zmínit se o mnohem, mnohem horších účincích expozice gama a rentgenovému záření.

Místo toho trochu odbočíme. Záblesky gama jsou neuvěřitelně vzácné. Zatímco se s největší pravděpodobností někde ve vesmíru vyskytují několikrát denně, samotný vesmír je velmi velký. Aktuálně je pravděpodobnost, že se jeden z nich vyskytne ve vzdálenosti 100 světelných let od nás, nulová. Perfektní, absolutní nula. V naší blízkosti nejsou absolutně žádné hvězdy, které by v zásadě mohly generovat záblesk gama. Nejbližší kandidát na supernovu je dále a GRB jsou mnohem vzácnější než supernovy.

Cítit se lépe? Dobře. Nyní zkusme realističtější přístup. Jaký je nejbližší kandidát na zdroje záblesků gama?

Na obloze jižní polokoule je pouhým okem nepřehlédnutelná hvězda. Říká se jí Eta Carinae, nebo jednoduše Eta, matná hvězda v davu jasnějších hvězd. Její slabé světlo však klame a skrývá za sebou svou zuřivost. Ve skutečnosti je vzdálená asi 7500 světelných let – ve skutečnosti jde o nejvzdálenější hvězdu, kterou lze spatřit pouhým okem.

Samotná hvězda (ve skutečnosti může být Eta binární soustava, dvě hvězdy obíhající kolem sebe. Materiál obklopující hvězdu poskytuje tolik jasu a interference, že si astronomové stále nejsou stoprocentně jisti) je monstrum: její hmotnost může být 100 násobek hmotnosti Slunce nebo více a vyzařuje 5 milionkrát více energie než Slunce – za jednu sekundu vyzáří tolik světla, kolik Slunce vydá za dva měsíce. Čas od času má Eta křeče a chrlí obrovské množství hmoty. V roce 1843 dostala tak prudký záchvat, že se i na tak velkou vzdálenost stala druhou nejjasnější hvězdou na obloze. Rychlostí přesahující 1,5 milionu km/h vyvrhl gigantické množství hmoty přesahující desetinásobek hmotnosti Slunce. Dnes vidíme následky této exploze v podobě dvou obrovských mračen rozbíhající se hmoty, podobných výstřelu z vesmírného děla. Tato událost byla téměř stejně silná jako supernova.

Eta má všechny znaky blížící se GRB. Určitě vybuchne jako supernova, ale není známo, zda půjde o záblesk gama záření typu hypernova nebo ne. Je třeba také poznamenat, že pokud exploduje a vyšle gama záblesk, orientace tohoto systému je taková, že paprsek nezasáhne Zemi. Můžeme to určit z geometrie plynových mračen vyvržených během zabavení v roce 1843: části bobtnajícího plynu jsou vůči nám nakloněny pod úhlem asi 45° a jakékoli záblesky gama záření by směřovaly podél této osy. Vysvětlím konkrétněji: krátkodobě nebo dokonce střednědobě nás záblesk gama z Ety nebo odjinud neohrožuje.

Ale stále je zajímavé přemýšlet o tom, „co kdyby“. Co kdyby se na nás Eta zaměřila a proměnila se v hypernovu? co by se stalo potom?

Opět nic dobrého. Navzdory tomu, že by se jasem ani nepřiblížila Slunci, byla by jasná jako Měsíc, nebo dokonce desetkrát jasnější. Nemohli byste se na to dívat bez mžourání, ale ten jas by trval jen pár sekund nebo minut, takže by pravděpodobně nedošlo k žádnému dlouhodobému poškození životních cyklů flóry nebo fauny.

Ultrafialový paprsek by byl intenzivní, ale krátký. Lidé venku by utrpěli mírné spálení sluncem, ale v budoucnu pravděpodobně nedojde ke statisticky významnému nárůstu výskytu rakoviny kůže.

Ale u gama a rentgenového záření je situace úplně jiná. Zemská atmosféra by tyto druhy záření pohltila a následky by byly mnohem horší než v případě blízké supernovy.

Nejpřímějším důsledkem by byl silný elektromagnetický puls, mnohem silnější než ten, který vznikl na Havaji během jaderných testů zařízení Starfish Prime. V tomto případě by EMP (elektromagnetický puls - přibližně TASS) okamžitě zničilo jakékoli nestíněné elektronické zařízení na té polokouli Země, která by směřovala k výbuchu. Přestaly by fungovat počítače, telefony, letadla, auta, jakýkoli předmět s elektronikou. To platí také pro energetické systémy: do elektrického vedení by byly vstřikovány obrovské proudy, které by způsobily jejich přetížení. Lidé by byli bez elektřiny a bez jakýchkoliv prostředků dálkové komunikace (vybavení všech satelitů by stejně shořelo od gama záření). To by nebyla jen nepříjemnost, protože to znamená, že bez elektřiny by byly i nemocnice, hasiči a další záchranné služby.

Ale jak za chvíli uvidíme, možná nebudeme potřebovat pohotovostní služby…

Důsledky pro zemskou atmosféru by byly vážné. Vědci tuto situaci podrobně studují. Pomocí stejných modelů popsaných v kapitole 3 a za předpokladu, že GRB vznikl ve vzdálenosti Ety, určili, jaké budou důsledky. A tyto důsledky nejsou vůbec povzbudivé.

Ozonová vrstva by byla silně zasažena. Gama paprsky z výbuchu by zcela zničily molekuly ozonu. Ozonová vrstva by se celosvětově snížila v průměru o 35 % a v některých vybraných regionech by se snížila o více než 50 %. To je samo o sobě neuvěřitelně škodlivé – povšimněte si, že naše současné problémy s ozonem jsou způsobeny relativně malým poklesem, jen asi 3 %.

Důsledky toho jsou velmi dlouhodobé a mohou trvat roky – i po pěti letech může ozonová vrstva zůstat o 10 % tenčí. Během této doby by UV záření ze Slunce bylo na zemském povrchu intenzivnější. Mikroorganismy, které tvoří páteř potravního řetězce, jsou na něj velmi citlivé. Mnoho by zemřelo, což by vedlo k případnému vyhynutí jiných druhů výše v potravním řetězci.

K tomu všemu by červenohnědý oxid dusičitý generovaný zábleskem gama z Eta Carina (viz kapitoly 2 a 3) výrazně snížil množství slunečního záření dopadajícího na Zemi.

Přesné důsledky tohoto je obtížné určit, ale zdá se pravděpodobné, že pokles množství slunečního záření na celé Zemi byť jen o několik procent (oxid dusičitý by se rozšířil po celé atmosféře) by vedlo k výraznému ochlazení Země a by se pravděpodobně mohl stát iniciačním faktorem doby ledové.

Navíc by v chemické směsi bylo dostatek kyseliny dusičné, kterou by kyselé deště představovaly, a to by mělo teoreticky také ničivé následky na životní prostředí.

Dále je zde problém se subatomárními částicemi (kosmickým zářením) z výbuchu. Jaká škoda by od nich vznikla, není konkrétně známo. Ale jak jsme diskutovali v kapitolách 2 a 3, vysokoenergetické částice mohou mít na Zemi širokou škálu důsledků. Záblesk gama 7500 světelných let daleko by poslal do naší atmosféry obrovské množství subatomárních částic a ty by letěly rychlostí o něco menší, než je rychlost světla. Jen pár hodin poté, co se výbuch objevil, by již vtrhly do naší atmosféry a vyvrhly spršku mionů. Neustále pozorujeme miony přilétající z vesmíru, ale v malém množství. Nedaleký GRB by však vytvořil množství mionů. Jedna skupina astronomů spočítala, že na zemský povrch by dopadlo až 46 miliard mionů na cm2 přes celou prasklou polokouli. Něco, co z toho získáte, pak si jen pamatujte, že blízký výbuch gama záření je špatný – pozn. autora). Zdá se, že je to hodně – no, ano, je. Tyto částice by kaskádově vyletěly z oblohy a byly pohlceny tím, co by jim stálo v cestě. Vzhledem k tomu, jak dobře dokážou tělesné tkáně absorbovat miony, astronomové, kteří provedli výpočet, zjistili, že nechráněný člověk by dostal dávku záření desetkrát vyšší, než je smrtelná dávka. Úkryt moc nepomůže: miony mohou proniknout do vody až do hloubky téměř 2 km a až 800 m do skal! Tím by byl ovlivněn téměř veškerý život na Zemi.

Poškozování ozónové vrstvy by tedy nebylo tak velkým problémem. Než se to stalo problémem, většina zvířat a rostlin na Zemi by byla dávno mrtvá.

Toto je scénář noční můry popsaný na začátku této kapitoly. Než však začnete panikařit, pamatujte: případný záblesk gama záření Eta Carina zcela jistě nebude nasměrován naším směrem. Ale než to zakončíme, řeknu, že existuje další možný předek gama záblesku, který si musíme zapamatovat. Jmenuje se WR 104 a shodou okolností je od nás asi stejně daleko jako Eta. WR 104 je binární systém, jehož jednou z hvězd je nafouklá masivní šelma, která se blíží ke konci svého života. Mohlo by to explodovat a vyslat gama záblesk a mohlo by to být namířeno víceméně na nás, ale oba tyto předpoklady jsou nepřesné. S největší pravděpodobností toto monstrum neohrožuje ani nás, ale stojí za zmínku.