Природа загадочных гамма-источников
В 1967 году американский спутник слежения серии Vela впервые зарегистрировал точечный кратковременный всплеск гамма-излучения, пришедший из глубин Вселенной. Как показали позднейшие исследования, такие события происходят постоянно и равномерно распределяются по всему небосводу. Источники этих кратковременных явлений (названных Гамма-всплесками) долгое время не удавалось установить, и только в девяностые годы стало ясно, что причиной являются мощнейшие выбросы энергии во время коллапса очень массивных звезд либо при слиянии сверхтяжелых звездных остатков.
Когда заканчивается эволюция огромной звезды, ее ядро стремительно, за доли секунды сжимается в черную дыру, формируя при этом бешено вращающийся диск из раскаленной материи. Диск всего за несколько мгновений затягивает в черную дыру, но при этом вдоль оси вращения диска выстреливают два противоположных друг другу узких конусообразных пучка энергии — это и есть собственно источник гамма-всплеска. Весь катастрофический коллапс происходит за доли секунды, причем мощность конусовидных гамма-потоков (называемых релятивистскими джетами) невероятно велика. Фактически, за долю секунды высвобождается столько же энергии, сколько наше Солнце излучает за десяток миллиардов лет! Джеты словно из колоссального космического бластера «выстреливают» во Вселенную — и если на пути такого потока вдруг окажется обитаемая планета, то ее ждет незавидная участь.
Попадала ли Земля под смертоносный поток в прошлом?
Разумеется, чем дальше от источника гамма-всплеска, тем меньшую концентрацию энергии получит «цель». Те всплески, которые регистрируют современные космические телескопы, произошли в незапамятные времена в далеких галактиках, они отдалены от Земли на миллиарды световых лет, и поэтому не представляют никакой опасности. Но теория образования гамма-всплесков говорит о том, что они распределены по всей Вселенной и могут произойти в любой Галактике, где есть массивные звезды… следовательно, это может случиться и в нашей Галактике, в Млечном Пути.
Или уже случалось?..
Астрофизики полагают, что в среднем гамма-всплески случаются в нашей Галактике раз в миллион лет. Мы, разумеется, не можем видеть и ощущать все эти звездные «выстрелы», так как джеты очень узко направлены, и только те, которые примерно ориентированы в сторону Земли, могут быть замечены детекторами или как-то повлиять на живые организмы. Но, например, около 440 миллионов лет назад на нашей планете произошло грандиозное Ордовико-Силурское вымирание, погубившее более 60 процентов всех видов живых существ. И ряд ученых полагают, что причиной этой катастрофы послужил именно гамма-всплеск, произошедший в Млечном Пути в относительной близости от Земли.
Насколько реальна опасность для человечества?
Это уже более серьезно, чем абстрактные астрономические исследования. Оказывается, в бездне Космоса может случиться вспышка, способная оборвать жизнь всего человечества. Насколько же близко к нам должен произойти гамма-всплеск, чтобы его энергия могла повредить живущим на Земле современным людям?
По расчетам известного астрофизика Бориса Штерна, если бы вдруг взорвалась с образованием гамма-всплеска какая-либо из ближайших к Земле звезд, например Сириус (расположенный всего в восьми с лишним световых годах), и при этом узкий конус джета оказался нацелен прямо на Землю — то наша планета подверглась бы воздействию энергии, эквивалентной одновременному взрыву миллионов ядерных бомб (6). Фактически, вся поверхность Земли, обращенная к источнику, была бы сожжена немедленно, да и на обратную сторону энергия бы распространилась очень быстро в виде вторичных эффектов. Такой энергоудар означал бы гибель жизни на планете.
К счастью, исходя из доступных современной астрофизике данных, такой сценарий невозможен. Среди ближайших к Земле звезд нет кандидатов на гамма-всплеск — ни одно «местное» светило не обладает подходящей массой для такого типа коллапса.
А вот если брать более дальние расстояния — до тысячи световых лет — то уже наберется изрядное количество кандидатов. Теоретически, гамма-всплеск может случится с подходящей звездой в любую секунду, так как точно предсказать момент коллапса нереально. Но при этом вероятность того, что джет гамма-всплеска будет направлен именно не Землю, ничтожно мала. Ведь Земля — крохотная пылинка в сравнении с невообразимыми космическими расстояниями.
Может ли Бетельгейзе быть кандидатом на гамма-всплеск?
Многие любители астрономии и читатели околонаучных сенсаций помнят, как в 2020 году внезапно и очень сильно упал блеск Бетельгейзе — огромной и очень популярной среди любителей астрономии звезды, красного сверхгиганта, расположенного на расстоянии около 550 световых лет. Тогда всерьез говорили о том, что наблюдаются последние стадии эволюции звезды, и она в любую секунду взорвётся, затмив на небе даже Луну… а возможно, и навредит энергией взрыва жизни на Земле… Но эти сведения оказались ложными. Судя по всему, изменения яркости Бетельгейзе были связаны с выбросами пыли из кипящей внешней оболочки звезды, и вскоре блеск вернулся к прежним значениям. Так что взрыв одной из самых ярких звезд земного неба пока что отменили. Что же касается гамма-всплеска, то Бетельгейзе не относится к вероятным кандидатам на такой вид коллапса — скорее всего, она взорвется как обычная сверхновая, разбрасывая энергию во все стороны — а несфокусированный взрыв, хоть и будет очень зрелищным на земном небе, с такого расстояния нам не повредит.
Как человечество может защититься от угрозы космического взрыва?
Вероятность прямого попадания космического джета в нашу планету или близкого взрыва сверхновой очень мала, но если принимать во внимание длительность исторических эпох — становится понятно, что рано или поздно любое редкое событие когда-нибудь все же происходит. Что же мы можем сделать, чтобы подготовиться к этому неприятному космическому сценарию — и успешно пережить его? Или мощность космических звездных взрывов столь велика, что человечество ничего не может ей противопоставить, кроме надежды на «авось»?
В публикации Science News Today перечисляются возможные пути противодействия угрозе; и хотя некоторые из этих методик напоминают научно-фантастические кинофильмы, все же они могут стать реальностью.
1. Системы раннего предупреждения
В настоящее время астрофизики способны прогнозировать взрыв массивной звезды за несколько часов или дней до того, как это произойдет. Перед космическим катаклизмом гибнущая звезда испускает мощнейшие потоки нейтрино, которые могут быть замечены земными детекторами. Таким образом, возможно в срочном порядке задействовать специально подготовленные убежища, например в толще земной коры или океана.
2. Защита атмосферы
Этот путь подразумевает системы восстановления уничтоженного озонового слоя или же создания изолированных убежищ с благоприятной составом атмосферы, а также разработку и внедрение материалов, блокирующих ультрафиолетовое излучение.
3. Космические экраны
Данный вариант предусматривает развертывание в околоземном космосе огромных отражающих поверхностей, способных в нужный момент экранировать Землю от смертоносного излучения. На данном уровне развития космической техники и экономики человечества этот путь вряд ли выполним, хотя теоретически создать такие конструкции возможно.
4. Колонизация других миров
Распространение человечества на другие планеты, строительство космических поселений, экспансия в другие звездные миры — фантасты, философы, и ученые согласны в том, что «Человечество не может вечно жить в колыбели» (как сказал К. Э. Циолковский в своей хрестоматийной статье «Исследование мировых пространств реактивными приборами»), а присутствие людей, их генофонда и культуры в разных местах Вселенной послужит самой надежной гарантией того, что случайный космический катаклизм не уничтожит все человечество.
Из всего вышесказанного следует, что космические катаклизмы вполне могут повлиять на земную жизнь. И хотя вероятность «обстрела» Земли точно направленным гамма-всплеском невелика, все же это лишний раз подчеркивает актуальность изучения физики Вселенной — чтобы лучше прогнозировать и понимать динамику космических процессов.
