Ấn tượng nghệ sĩ về một vụ nổ tia gamma phát nổ gần Trái đất. Nhấn vào đây để phóng to.
Chúng ta sống trong một vũ trụ nguy hiểm. Bây giờ hãy thêm các vụ nổ tia gamma vào danh sách - những vụ nổ mạnh nhất trong Vũ trụ. Thậm chí 10 giây bức xạ từ một trong những sự kiện này sẽ là một trở ngại chết người đối với sự sống trên Trái đất. Trước khi bạn bắt đầu tìm kiếm một hành tinh khác để sinh sống, Tiến sĩ Andrew Levan từ Đại học Hertforshire có mặt để giải thích về khả năng xảy ra vụ nổ gần đó. Có vẻ như tỷ lệ cược có lợi cho chúng tôi.
Nghe cuộc phỏng vấn: Chúng tôi rất an toàn từ Gamma Ray Bursts (6.0 MB)
Hoặc đăng ký Podcast: iverseetoday.com/audio.xml
Điều gì một Podcast?
Fraser Cain: Bây giờ, tôi muốn tìm hiểu mức độ an toàn của tôi từ vụ nổ tia gamma, nhưng trước tiên bạn có thể đưa ra lời giải thích về những vụ nổ này là gì không?
Tiến sĩ Andrew Levan: Vụ nổ tia Gamma thực sự là một bí ẩn trong suốt 30 năm qua. Chúng lần đầu tiên được phát hiện vào năm 1967 bởi các vệ tinh được phóng lên để tìm kiếm bằng chứng về các vụ thử hạt nhân đang diễn ra trong không gian. Vì vậy, trong thập niên 1960, đã có sự lo lắng từ cả hai phía - người Nga và người Mỹ - chúng tôi đã lo lắng rằng phe đối lập có thể đang thử vũ khí hạt nhân ở đâu đó trong không gian. Và do đó, đã có một hiệp ước cấm thử nghiệm đã cấm điều này và sau đó các vệ tinh khác nhau đã được đưa ra để có thể phát hiện chữ ký của các thử nghiệm này. Và những thử nghiệm này sẽ đưa ra một chữ ký có thể là một loạt tia gamma. Và do đó, các vệ tinh đã được phóng để tìm kiếm này. Họ chưa bao giờ thực sự nhìn thấy bất kỳ tia gamma nào từ các vụ thử hạt nhân, nhưng những gì họ tìm thấy là những vụ nổ rất sáng đang xảy ra ở đâu đó trong Hệ Mặt Trời. Không liên quan đến bất cứ điều gì đã xảy ra là rõ ràng; không thực sự là Mặt trăng hay bất kỳ hành tinh nào hay bất cứ thứ gì tương tự. Và đó là những vụ nổ tia gamma đầu tiên được phát hiện.
Trong hầu hết 20 hoặc 30 năm tới, đó thực sự là tất cả những gì chúng ta biết về họ; những tia sáng kỳ lạ không giải thích được của bức xạ năng lượng cao. Đây là ánh sáng có bước sóng ngắn hơn nhiều so với tia X mà hình ảnh y tế sử dụng. Và họ đã rất khó khăn vì điều đó để xác định chính xác họ. Vì vậy, chúng tôi thực sự đã không biết họ đang ở đâu, dù họ ở bất cứ đâu gần chúng tôi hay họ ở cách xa. Và sau đó vào cuối những năm 1990, cuối cùng chúng tôi đã thành công trong việc xác định nguồn gốc của chúng bằng phát xạ quang học, bằng ánh sáng bình thường và điều đó cho thấy chúng là những vụ nổ cực kỳ sáng xảy ra trong Vũ trụ xa xôi, vì vậy bạn đang nói về việc nhìn lại chỉ một Vài trăm triệu năm sau Vụ nổ lớn - 95% trở lại thời kỳ của Vũ trụ.
Và đó là bước đột phá đầu tiên. Và sau đó trong vài năm, người ta nhận ra rằng những vụ nổ tia gamma này thực sự gây ra bởi sự sụp đổ của một ngôi sao rất lớn. Vì vậy, khi bạn nói chuyện rất lớn, bạn thực sự nói nặng gấp 20-30 lần Mặt trời. Và điều xảy ra với những ngôi sao này là chúng đốt cháy, hoặc hợp nhất, hydro thành các nguyên tố nặng hơn ở lõi của chúng. Và cuối cùng quá trình đó dừng lại, chúng rơi vào chính chúng, tạo thành một lỗ đen và nó TẠO quá trình đó tạo ra vụ nổ tia gamma.
Fraser: Nghe có vẻ rất giống với quá trình vụ nổ siêu tân tinh. Vì vậy, những gì khác biệt?
Tiến sĩ Levan: Thực sự, nhiều vụ nổ tia gamma là vụ nổ siêu tân tinh. Vì vậy, chúng chỉ là một tập hợp con của siêu tân tinh. Siêu tân tinh xảy ra khi các ngôi sao nặng hơn gấp 8 lần khối lượng Mặt trời hết nhiên liệu hạt nhân và sụp đổ, nhưng phần lớn chúng tạo thành sao neutron chứ không phải lỗ đen. Bây giờ một ngôi sao neutron chỉ là một vật thể cực ít hơn một chút, nhưng nó vẫn rất cực đoan. Và vì vậy nó là nhiều hơn hoặc ít hơn khối lượng của Mặt Trời, nhưng sụp đổ vào một khu vực chỉ có 10 dặm. Nhưng những gì xảy ra là bạn thực sự nhận được ít năng lượng hơn. Và vì vậy, khi bạn có những ngôi sao rất lớn này trở thành vụ nổ tia gamma, năng lượng từ các tia gamma này được phóng ra trong một phản lực. Vì vậy, nó giống như một cái vòi được chĩa thẳng vào bạn, và về cơ bản nó đi ra khỏi các cực của ngôi sao ở hai đầu. Nó chiếu sáng bầu trời như một nguồn rất sáng. Nhưng nó chỉ chiếu sáng có lẽ một vài phần trăm của bầu trời. Và đó là nơi mà các tia gamma được phát ra, và đó là thứ tạo ra tia gamma. Và chỉ có một vài loại siêu tân tinh là những loại tạo ra cả lỗ đen và các điều kiện cần thiết để tạo ra một máy bay phản lực là những loại tạo ra vụ nổ tia gamma. Và sau đó các vụ nổ tia gamma sáng hơn nhiều so với các siêu tân tinh bình thường mà chúng ta thấy.
Fraser: Và ở gần đây là một nơi khá nguy hiểm. Nó nguy hiểm đến mức nào, và phạm vi hủy diệt bao xa?
Tiến sĩ Levan: Mọi người nói về siêu tân tinh và họ nói về vụ nổ tia gamma là nguy hiểm đối với Trái đất. Đối với một siêu tân tinh, nó thực sự phải rất gần; nó phải ở trong khoảng 10 phân tích của chúng tôi (hoặc 30 năm ánh sáng). Có rất nhiều ngôi sao trong đó. Bây giờ với các vụ nổ tia gamma sáng hơn nhiều đến mức nó có thể cách chúng ta 30 hoặc 40.000 năm ánh sáng. Vì vậy, mà nửa chừng trên khắp thiên hà. Nếu một người đi ra ở trung tâm thiên hà và nó đâm vào Trái đất, thì đó sẽ là một điều cực kỳ nguy hiểm đối với chúng ta. Bởi vì những gì sẽ xảy ra là bức xạ năng lượng cao sẽ tấn công chúng ta sẽ làm ion hóa bầu khí quyển cao và tạo ra nhiều oxit nitơ mới, khá khó chịu, tạo ra mưa axit. Nó sẽ phá hủy tầng ozone, đồng thời, nó sẽ dội vào bên trái đất đối diện với nó với một lượng bức xạ cực tím cực kỳ cao.
Fraser: Nếu một trong những thứ này biến mất trong thiên hà của bạn, thì đó là một trở ngại lớn cho cuộc sống. Tôi có thể tưởng tượng nhiều thứ có thể chịu được điều đó, ngoài cuộc sống vi sinh vật dưới lòng đất.
Tiến sĩ Levan: Vâng, hoàn toàn, nó thực sự làm. Tác động đối với chúng tôi là bạn sẽ có một tình huống khá nghịch lý là các oxit nitơ được tạo ra trong khí quyển thực sự có thể chặn ánh sáng quang học, vì vậy bạn có thể làm mát toàn cầu. Bạn có vấn đề với cây quang hợp và những thứ như thế. Nhưng đồng thời vì bạn có tầng ozone bị phá hủy, nên bạn có một luồng ánh sáng cực tím cao sẽ thực sự gây hại cho bất kỳ cuộc sống nào gặp phải nó. Và do đó, nó sẽ ảnh hưởng mạnh mẽ đến quá trình tiến hóa. Liệu chúng ta có thể tiến hóa đủ để sống qua điều đó hay không là điều rất khó xảy ra.
Fraser: Các nhà khoa học có nghĩ rằng, chịu trách nhiệm về một số sự kiện tuyệt chủng trong quá khứ không?
Tiến sĩ Levan: Có rất nhiều cuộc thảo luận về điều này. Rõ ràng người được nói đến nhiều nhất về sự tuyệt chủng là loài khủng long và rất nhiều người hiện tin rằng đó có thể là một tiểu hành tinh tấn công từ bên ngoài Trái đất hoặc đại loại như thế. Chắc chắn đã có một sự kiện tuyệt chủng khoảng 400 triệu năm trước mà mọi người đã nói về có lẽ là do vụ nổ tia gamma. Rõ ràng là rất không chắc chắn khi bạn nhìn lại và bạn đang cố gắng xem qua hồ sơ hóa thạch, nhưng chắc chắn các vụ nổ tia gamma đã được nói đến vì thực tế là chúng ít phổ biến hơn siêu tân tinh, chúng có thể ảnh hưởng đến bạn lớn như vậy khối lượng Trái đất mà mọi người đã nói về sự tuyệt chủng trong quá khứ là do vụ nổ tia gamma.
Fraser: Được rồi, bây giờ tôi đã được hứa một số tin tốt. Đặt nó lên tôi.
Tiến sĩ Levan: Những gì chúng tôi đã làm là nghiên cứu rất nhiều vụ nổ này, khoảng 40 trong số đó. Bây giờ đây là những vụ nổ tia gamma mà bạn có thể thư giãn, chúng cách xa đến nỗi chúng thực sự khó nhìn thấy ngay cả những kính viễn vọng lớn nhất trên thế giới. Nhưng những gì chúng ta có thể nghiên cứu từ chúng là loại thiên hà mà chúng xảy ra. Và vì vậy, Dải Ngân hà, là thiên hà của chúng ta, được gọi là vòng xoắn ốc thiết kế lớn. Nó là một thiên hà lớn, rất lớn. Bây giờ khi bạn nhìn vào các loại thiên hà có xu hướng xảy ra, bạn sẽ thấy rằng chúng luôn luôn ở trong các thiên hà nhỏ, lộn xộn, rất bất thường này có khối lượng rất thấp, rất không giống với Dải Ngân hà. Và lý do cho điều này là Dải Ngân hà có rất nhiều thứ mà chúng ta gọi là kim loại. Bây giờ khi các nhà thiên văn học nói về kim loại, chúng ta không thực sự có nghĩa là những thứ như nhôm hoặc sắt, hoặc những thứ tương tự. Chúng tôi thực sự có nghĩa là bất cứ điều gì nặng hơn hydro hoặc helium. Và vì vậy, để có được sự sống, bạn phải có carbon và oxy và những thứ tương tự rất hiếm trong các thiên hà nhỏ có vụ nổ tia gamma phát ra. Và vì vậy, những gì bạn nhận ra khi bạn nhìn vào đó là các thiên hà nhỏ rất quan trọng để tạo ra các vụ nổ tia gamma bởi vì thứ bạn cần về cơ bản là những ngôi sao rất lớn tạo thành các lỗ đen và việc làm trong các thiên hà nhỏ này có rất ít kim loại. Và điều cơ bản có nghĩa là mặc dù chúng ta đã từng có điều đó trong quá khứ, các vụ nổ tia gamma chỉ không xảy ra trong các thiên hà như của chúng ta.
Fraser: Tôi biết rằng một số nghiên cứu gần đây cho chúng ta thấy một số khu vực hình thành sao trong các thiên hà vệ tinh gần đó đến Dải Ngân hà đang xây dựng những ngôi sao có khối lượng gấp 50-80 lần Mặt trời, vì vậy những ứng cử viên tốt đó hay có điều gì đó về yếu tố nặng hơn?
Tiến sĩ Levan: Vâng, vì vậy, có một điều gì đó rất cụ thể về các yếu tố nặng hơn. Khi bạn có các yếu tố nặng hơn trong một ngôi sao, nó thực sự ảnh hưởng đến sự tiến hóa của ngôi sao rất cơ bản. Và vì vậy, những gì xảy ra là những yếu tố nặng nề này có những gì chúng ta gọi là gió sao; gió sao khá mạnh. Và điều này có nghĩa là họ đẩy ra tất cả các tài liệu mà bên ngoài họ. Vì vậy, mặc dù họ bắt đầu cuộc sống của mình như những ngôi sao rất lớn, nhưng khi họ kết thúc cuộc đời, họ thực sự đã mất phần lớn khối lượng mà họ không còn đủ lớn để tạo thành các lỗ đen. Và do đó, chúng thực sự hình thành những ngôi sao neutron này như những siêu tân tinh bình thường. Vì vậy, có rất ít nghi ngờ rằng những ngôi sao khổng lồ mà bạn nhìn thấy và những khu vực hình thành sao khổng lồ mà bạn thấy sẽ hình thành siêu tân tinh, bởi vì chúng cách xa hơn rất nhiều, chúng không phải là mối đe dọa đối với chúng ta. Và vì những cơn gió sao, chúng sẽ mất rất nhiều khối lượng đến nỗi chúng có thể tạo ra những lỗ đen và vì vậy chúng có thể tạo ra những vụ nổ tia gamma.
Fraser: Vì tất cả các vụ nổ tia gamma đã được nhìn thấy trên khắp Vũ trụ, nên nó gần giống như một chức năng của tuổi tác - khi bạn nhìn xa hơn, bạn có thể nhìn lại thời gian. Chúng tôi đã từng có những vụ nổ tia gamma, nhưng chúng không còn xảy ra nữa.
Tiến sĩ Levan: Vâng, rất nhiều như vậy. Rõ ràng, khi các ngôi sao phát triển, bạn tạo ra thế hệ sao đầu tiên của mình. Tất cả các kim loại, tất cả các nguyên tử mà bạn nhìn thấy xung quanh bạn, trong cơ thể bạn, trong tòa nhà và mọi thứ như thế, đều được tạo ra từ vụ nổ siêu tân tinh trong quá khứ. Họ làm phong phú mọi thứ xung quanh, và sau đó có một thế hệ sao khác được tạo ra từ đó, v.v. Và vì vậy, khi bạn nhìn lại Vũ trụ, có rất ít các kim loại này xung quanh và ít các nguyên tố nặng này, và vì vậy Vũ trụ sơ khai là nơi hứa hẹn nhiều hơn để tìm kiếm các vụ nổ tia gamma so với Vũ trụ như chúng ta thấy bây giờ trong đó chỉ có các vụ nổ tia gamma xảy ra trong các thiên hà nhỏ, nơi không có quá trình hình thành sao quá lâu ở dải Ngân hà.
