Moet je je zorgen maken over Gamma-ray Bursts?

Van alle kosmische rampen die onze planeet kunnen treffen, is een aanval door straling van een gammastraaluitbarsting zeker een van de meest extreme. GRB's, zoals ze worden genoemd, zijn krachtige gebeurtenissen die enorme hoeveelheden gammastraling vrijgeven. Dit is een van de meest dodelijke bekende straling. Als een persoon zich in de buurt van een gammastraalproducerend voorwerp bevindt, worden ze in een oogwenk gebakken. Zeker, een gammastraaluitbarsting kan het DNA van het leven beïnvloeden, en genetische schade veroorzaken lang nadat de uitbarsting voorbij is. Als zoiets zou gebeuren in de geschiedenis van de aarde, zou dit de evolutie van het leven op onze planeet hebben kunnen veranderen.

Als een gammastraal de aarde zou raken, zouden deze regio's van de planeet hoger zijn dan normaal voor DNA in planeten, dieren en mensen. NASA / Goddard Space Flight Center Wetenschappelijke visualisatie Studiohttps: //svs.gsfc.nasa.gov/3149

Het goede nieuws is dat de aarde wordt vernietigd door een GRB een vrij onwaarschijnlijke gebeurtenis is. Dat komt omdat deze bursts zo ver weg voorkomen dat de kans om door iemand te worden geschaad vrij klein is. Toch zijn het fascinerende gebeurtenissen die de aandacht van astronomen trekken wanneer ze zich voordoen. 

Wat zijn Gamma-ray Bursts? 

Gammastraaluitbarstingen zijn gigantische explosies in verre sterrenstelsels die zwermen krachtig energetische gammastralen uitzenden. Sterren, supernovae en andere objecten in de ruimte stralen hun energie uit in verschillende vormen van licht, waaronder zichtbaar licht, röntgenstralen, gammastralen, radiogolven en neutrino's, om er maar een paar te noemen. Gammastraaluitbarstingen richten hun energie op een specifieke golflengte. Als gevolg hiervan zijn ze enkele van de meest krachtige gebeurtenissen in het universum en de explosies die ze veroorzaken zijn ook vrij helder in zichtbaar licht.

Deze kaart toont de locaties van duizend gammastralen aan de hemel. Bijna alles vond plaats in verre sterrenstelsels. NASA / Swift

De anatomie van een gammastraaluitbarsting

Wat veroorzaakt GRB's? Lange tijd bleven ze behoorlijk mysterieus. Ze zijn zo helder dat mensen eerst dachten dat ze heel dichtbij konden zijn. Het blijkt nu dat velen erg ver weg zijn, wat betekent dat hun energieën vrij hoog zijn.

Astronomen weten nu dat er iets heel vreemds en enorms nodig is om een ​​van deze uitbarstingen te creëren. Ze kunnen optreden wanneer twee sterk gemagnetiseerde objecten, zoals zwarte gaten of neutronensterren, botsen, hun magnetische velden samenkomen. Die actie creëert enorme stralen die energetische deeltjes en fotonen concentreren die uit de botsing stromen. De jets strekken zich uit over vele lichtjaren ruimte. Zie ze als Star Trek-zoals Phaser-bursts, alleen veel krachtiger en reiken op een bijna kosmische schaal. 

Een illustratie van een gammastraaluitbarsting met een zwart gat en een straal materiaal die door de ruimte snelt. NASA

De energie van een gammastraaluitbarsting is gericht langs een smalle straal. Astronomen zeggen dat het "gecollimeerd" is. Wanneer een superzware ster instort, kan deze een langdurige burst veroorzaken. De botsing van twee zwarte gaten of neutronensterren zorgt voor korte bursts. Vreemd genoeg kunnen bursts van korte duur minder gecollimeerd zijn of, in sommige gevallen, helemaal niet erg gefocust. Astronomen zijn nog steeds aan het uitzoeken waarom dit zou kunnen zijn. 

Waarom we GRB's zien 

Collimeren van de energie van de explosie betekent dat veel ervan in een smalle straal wordt gefocust. Als de aarde toevallig langs de zichtlijn van de gerichte ontploffing is, detecteren instrumenten de GRB meteen. Het produceert ook een heldere explosie van zichtbaar licht. Een langdurige GRB (die meer dan twee seconden duurt) kan dezelfde hoeveelheid energie produceren (en focussen) die zou worden gecreëerd als 0,05% van de zon onmiddellijk in energie zou worden omgezet. Dat is een enorme knaller!

Het is moeilijk om de onmetelijkheid van dat soort energie te begrijpen. Maar wanneer zoveel energie rechtstreeks van halverwege het universum wordt uitgestraald, kan het zichtbaar zijn met het blote oog hier op aarde. Gelukkig zijn de meeste GRB's niet zo dicht bij ons.

Hoe vaak treden gammastralen op?

Over het algemeen detecteren astronomen ongeveer één burst per dag. Ze detecteren echter alleen die straling uitstralen in de algemene richting van de aarde. Astronomen zien dus waarschijnlijk slechts een klein percentage van het totale aantal GRB's dat in het universum voorkomt.

Dat roept vragen op over hoe GRB's (en de objecten die ze veroorzaken) in de ruimte worden verdeeld. Ze zijn sterk afhankelijk van de dichtheid van stervormende gebieden, evenals de leeftijd van de betrokken melkweg (en misschien ook andere factoren). Hoewel de meeste lijken te voorkomen in verre sterrenstelsels, kunnen ze gebeuren in nabijgelegen sterrenstelsels, of zelfs in onze eigen sterrenstelsels. GRB's in de Melkweg lijken echter vrij zeldzaam te zijn.

Kan een gammastraal het leven op aarde beïnvloeden?

Huidige schattingen zijn dat een gammastraaluitbarsting zal plaatsvinden in onze melkweg, of in een nabijgelegen melkwegstelsel, ongeveer eens in de vijf miljoen jaar. Het is echter vrij waarschijnlijk dat de straling geen invloed op de aarde zou hebben. Het moet vrij dicht bij ons gebeuren om effect te hebben.

Het hangt allemaal af van de straal. Zelfs objecten die zich zeer dicht bij een gammastraaluitbarsting bevinden, kunnen niet worden beïnvloed als ze zich niet in het straalpad bevinden. Echter, als een object is op het pad kunnen de resultaten verwoestend zijn. Er zijn aanwijzingen dat een enigszins nabije GRB zich ongeveer 450 miljoen jaar geleden had kunnen voordoen, wat tot een massale uitsterving zou kunnen hebben geleid. Het bewijs hiervoor is echter nog steeds schetsmatig.

In de weg staan ​​van de straal

Een nabijgelegen gammastraaluitbarsting, direct op aarde gericht, is vrij onwaarschijnlijk. Als er echter een zou optreden, zou de hoeveelheid schade afhangen van hoe dicht de burst is. Ervan uitgaande dat er zich een in de Melkweg voordoet, maar heel ver weg van ons zonnestelsel, is het misschien niet zo erg. Als het relatief dichtbij gebeurt, hangt het af van hoeveel van de straal de aarde snijdt.

Met de gammastraling die rechtstreeks op aarde wordt uitgestraald, zou de straling een aanzienlijk deel van onze atmosfeer vernietigen, met name de ozonlaag. De fotonen die uit de burst stromen, zouden chemische reacties veroorzaken die leiden tot fotochemische smog. Dit zou onze bescherming tegen kosmische straling verder uitputten. Dan zijn er de dodelijke doses straling die het leven aan het oppervlak zou ervaren. Het eindresultaat zou massale uitsterving zijn van de meeste levenssoorten op onze planeet.

Gelukkig is de statistische waarschijnlijkheid van een dergelijke gebeurtenis laag. De aarde lijkt zich in een gebied van de Melkweg te bevinden waar superzware sterren zeldzaam zijn en binaire compacte objectsystemen niet gevaarlijk dichtbij zijn. Zelfs als er een GRB in onze melkweg zou gebeuren, is de kans dat deze precies op ons zou zijn gericht vrij zeldzaam.

Hoewel GRB's enkele van de meest krachtige gebeurtenissen in het universum zijn, met de kracht om het leven op alle planeten op zijn pad te verwoesten, zijn we over het algemeen heel veilig.

Astronomen observeren GRB's met ruimteschepen in een baan om de aarde, zoals de FERMI-missie. Het volgt elke gammastraal die wordt uitgestraald door kosmische bronnen, zowel in ons melkwegstelsel als in verre uithoeken van de ruimte. Het dient ook als een soort "vroege waarschuwing" voor inkomende bursts en meet hun intensiteiten en locaties.

Dit is hoe de gammastraalhemel eruitziet zoals gezien door de Fermi-telescoop van NASA. Alle heldere bronnen zenden gammastralen uit met een sterkte groter dan 1 GeV (giga-elektron-volt). Credit: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration

Bewerkt en bijgewerkt door Carolyn Collins Petersen.