Quan la Terra serà superada per un esclat de raigs gamma i per què tots els éssers vius moriran

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Tal com escriu Plait a Death From Above, un esclat de raigs gamma és l'esdeveniment més sorprenent des del Big Bang. Cap esclat d'aquest tipus en repeteix un altre, però tots sorgeixen a causa de catàstrofes d'escala galàctica: quan moren estrelles molt grans, deixen de "cremar" i col·lapsen sota la influència de la seva pròpia gravetat o, presumiblement, a causa de la col·lisió de dues estrelles de neutrons. (objectes de la mida de la ciutat, però amb una massa, com un o dos Sols).

En aquests casos, l'energia s'expulsa no uniformement en totes direccions, sinó en feixos dirigits. Aquest esdeveniment és tan grandiós que de vegades es pot veure a ull nu durant milers de milions (!) d'anys llum. Què passarà si un feix d'aquest tipus colpeja la Terra?

Suposem que el GRB va passar molt a prop: a 100 anys llum de distància. Fins i tot a una distància tan propera, el diàmetre del feix d'esclat de raigs gamma seria gegantesc, 80 bilions de km. Això vol dir que tota la Terra, tot el sistema solar seria engolit per ella, com una puça de sorra capturada per un tsunami.

Afortunadament, els GRB tenen una vida relativament curta, de manera que el feix ens afectarà en menys d'un segon a uns quants minuts. L'explosió mitjana dura uns deu segons.

Això no és llarg en comparació amb la rotació de la Terra, de manera que el feix només afectaria un hemisferi. El segon hemisferi seria relativament segur… almenys durant algun temps. Les conseqüències més nefastes serien en llocs directament a sota de l'esclat de raigs gamma (on la bengala seria visible directament a sobre, al zenit), i mínimes on la bengala seria visible a l'horitzó. Però tot i així, com veurem, cap lloc a la Terra seria completament segur.

L'energia desenfrenada que s'abocaria a la Terra és aclaparadora. Això és més que els pitjors malsons de la Guerra Freda: és com fer detonar una bomba nuclear d'un megató des del costat d'un esclat de raigs gamma per cada 2,5 km2 del planeta. Això (probablement) no és suficient per fer bullir els oceans o arrencar l'atmosfera de la Terra, però la destrucció estaria més enllà de la comprensió.

Tingueu en compte que tot això és d'un objecte situat a una distància de 900 bilions de km.

Qualsevol persona que miri el cel en el moment del flaix podria quedar-se cec, tot i que el pic de brillantor en el rang visible probablement només s'aconseguiria al cap d'uns quants segons, prou com per endollar-se i girar-se. No és que ajudés gaire.

Els que en aquell moment haurien estat enxampats al carrer haurien tingut grans problemes. Fins i tot si no s'haguessin cremat per la calor -i ho haurien estat-, haurien rebut a l'instant una cremada mortal d'un enorme corrent de radiació ultraviolada. La capa d'ozó es destruiria literalment a l'instant, i la radiació UV tant de l'esclat de raigs gamma com del Sol arribaria lliurement a la superfície de la Terra, fent-la, així com els oceans, estèrils a una profunditat de diversos metres.

I això només és de la radiació UV i la calor. Sembla cruel fins i tot esmentar els efectes molt pitjors de l'exposició als raigs gamma i X.

En canvi, divaguem una mica. Els esclats de raigs gamma són increïblement rars. Tot i que probablement es produeixen diverses vegades al dia en algun lloc de l'univers, l'univers en si és molt gran. Actualment, la probabilitat que un d'ells es produeixi a una distància de 100 anys llum de nosaltres és zero. Perfecte, zero absolut. No hi ha cap estrella a prop nostre que, en principi, pugui generar un esclat de raigs gamma. El candidat de supernova més proper està més lluny i els GRB són molt més rars que les supernoves.

Sentir-se millor? Bé. Ara provem un enfocament més realista. Quin és el candidat més proper per a fonts d'explosió de raigs gamma?

Al cel de l'hemisferi sud hi ha una estrella insignificant a ull nu. Es diu Eta Carinae, o simplement Eta, una estrella tènue en una multitud d'estrelles més brillants. Tanmateix, la seva llum tènue enganya, amagant la seva fúria darrere d'ella. En realitat es troba a uns 7.500 anys llum de distància, de fet, l'estrella més llunyana que es pot veure a ull nu.

L'estrella en si (de fet, Eta pot ser un sistema binari, dues estrelles que orbiten entre si. El material que envolta l'estrella dóna tanta brillantor i interferències que els astrònoms encara no n'estan segurs al cent per cent) és un monstre: la seva massa pot ser de 100. vegades la massa del Sol o més, i emet 5 milions de vegades més energia que el Sol: en un segon emet tanta llum com el Sol emetrà en dos mesos. De tant en tant, Eta té espasmes i vomita grans quantitats de matèria. El 1843, va tenir una convulsió tan violenta que es va convertir en la segona estrella més brillant del cel, fins i tot a una distància tan gran. Va llançar quantitats gegantines de matèria superiors a deu vegades la massa del Sol a velocitats superiors a 1,5 milions de km/h. Avui veiem les conseqüències d'aquella explosió en forma de dos enormes núvols de matèria divergent, semblants al tret d'una pistola espacial. Aquell esdeveniment va ser gairebé tan poderós com la supernova.

Eta té tots els distintius d'un GRB imminent. Segur que explotarà com una supernova, però no se sap si serà un esclat de raigs gamma de tipus hipernova o no. També cal tenir en compte que si explota i emet un esclat de raigs gamma, l'orientació d'aquest sistema és tal que el feix no colpejarà la Terra. Ho podem determinar a partir de la geometria dels núvols de gas expulsats durant la presa de 1843: les parts del gas que s'inflan s'inclinen respecte a nosaltres en un angle d'uns 45 °, i qualsevol esclat de raigs gamma es dirigiria al llarg d'aquest eix. Permeteu-me explicar-ho més concretament: a curt o fins i tot mitjà termini, l'esclat de raigs gamma d'Eta o d'altres llocs no ens amenaça.

Però encara és interessant reflexionar sobre "i si". I si Eta s'hagués apuntat a nosaltres i s'hagués convertit en una hipernova? Què passaria llavors?

De nou, res de bo. Tot i que ni tan sols s'aproximaria en brillantor al Sol, seria tan brillant com la Lluna, o fins i tot deu vegades més. No us podríeu mirar sense agafar els ulls, però aquesta brillantor només duraria uns segons o minuts, de manera que probablement no hi hauria danys a llarg termini als cicles de vida de la flora o la fauna.

El raig ultraviolat seria intens però breu. Les persones a l'aire lliure patirien cremades solars moderades, però és probable que no hi hagi un augment estadísticament significatiu de la incidència del càncer de pell en el futur.

Però amb els raigs gamma i X, la situació és completament diferent. L'atmosfera terrestre absorbiria aquest tipus de radiació, i les conseqüències serien molt pitjors que en el cas d'una supernova propera.

La conseqüència més directa seria un pols electromagnètic potent, molt més potent que el generat a Hawaii durant les proves nuclears del dispositiu Starfish Prime. En aquest cas, l'EMP (pols electromagnètic - aprox. TASS) destruiria a l'instant qualsevol dispositiu electrònic sense blindatge en aquest hemisferi de la Terra, que estava dirigit cap a l'explosió. Ordinadors, telèfons, avions, cotxes, qualsevol objecte amb electrònica deixaria de funcionar. Això també s'aplica als sistemes elèctrics: s'injectarien grans corrents a les línies elèctriques, provocant-ne una sobrecàrrega. La gent estaria sense electricitat i sense cap mitjà de comunicació a llarga distància (de totes maneres, els equips de tots els satèl·lits s'haurien cremat per la radiació gamma). Això no seria només un inconvenient, perquè significa que els hospitals, els bombers i altres serveis d'emergència també estarien sense electricitat.

Però, com veurem en un moment, potser no necessitem serveis d'emergència…

Les conseqüències per a l'atmosfera terrestre serien greus. Els científics estan estudiant aquesta situació de prop. Utilitzant els mateixos models descrits al capítol 3, i suposant que el GRB es va originar a la distància d'Eta, van determinar quines serien les conseqüències. I aquestes conseqüències no són gens encoratjadores.

La capa d'ozó es veuria molt afectada. Els raigs gamma de l'explosió destruirien completament les molècules d'ozó. La capa d'ozó a tot el món es reduiria en un 35% de mitjana, i en algunes regions seleccionades es reduiria en més d'un 50%. Això és increïblement perjudicial en si mateix; tingueu en compte que els nostres problemes actuals d'ozó són causats per una disminució relativament petita, només un 3% més o menys.

Les conseqüències d'això són molt a llarg termini i poden durar anys; fins i tot després de cinc anys, la capa d'ozó pot romandre un 10% més prima. Durant aquest temps, la radiació UV del Sol seria més intensa a la superfície de la Terra. Els microorganismes que formen la columna vertebral de la cadena alimentària hi són molt sensibles. Molts moririen, provocant l'extinció d'altres espècies més amunt de la cadena tròfica.

Per acabar, el diòxid de nitrogen de color marró vermellós generat per l'esclat de raigs gamma d'Eta Carina (vegeu els capítols 2 i 3) reduiria significativament la quantitat de llum solar que arriba a la Terra.

Les conseqüències exactes d'això són difícils de determinar, però sembla probable que una disminució de la quantitat de llum solar a tota la Terra fins i tot en un petit percentatge (el diòxid de nitrogen s'escamparia per l'atmosfera) comportaria un refredament important de la Terra i podria, presumiblement, convertir-se en un factor iniciador de l'era glacial.

A més, hi hauria prou àcid nítric a la barreja química que representaria la pluja àcida, i això també tindria teòricament conseqüències devastadores per al medi ambient.

A continuació, hi ha un problema amb les partícules subatòmiques (raigs còsmics) de l'esclat. Quin dany hauria estat d'ells no se sap concretament. Però, com hem comentat als capítols 2 i 3, les partícules d'alta energia poden tenir una gran varietat de conseqüències a la Terra. Un esclat de raigs gamma a 7.500 anys llum de distància enviaria un gran nombre de partícules subatòmiques a la nostra atmosfera, i volarien a una velocitat lleugerament inferior a la velocitat de la llum. Poques hores després d'haver aparegut l'esclat, ja haurien irromput a la nostra atmosfera, abocant una pluja de muons. Constantment observem muons que arriben de l'espai, però en petites quantitats. Tanmateix, un GRB proper generaria una massa de muons. Un grup d'astrònoms va calcular que fins a 46.000 milions de muons per cm2 caurien a la superfície de la Terra en tot l'hemisferi d'esclat. Alguna cosa que s'obté d'això, només recordeu que un esclat proper de radiació gamma és dolent - nota de l'autor). Sembla que això és molt, bé, sí, ho és. Aquestes partícules sortirien en cascada del cel i seran absorbides per tot el que s'interposi en el seu camí. Tenint en compte el bé que els teixits corporals poden absorbir muons, els astrònoms que van realitzar el càlcul van trobar que una persona sense protecció rebria una dosi de radiació desenes de vegades superior a la dosi letal. Amagar-se no ajudarà gaire: els muons poden penetrar a l'aigua a una profunditat de gairebé 2 km i fins a 800 m a les roques! Per tant, gairebé tota la vida a la Terra es veuria afectada.

Per tant, l'esgotament de la capa d'ozó no seria un gran problema. Quan es va convertir en un problema, la majoria dels animals i plantes de la Terra haurien estat morts fa molt de temps.

Aquest és l'escenari de malson descrit al principi d'aquest capítol. Tanmateix, abans de començar a entrar en pànic, recordeu: el possible esclat de raigs gamma d'Eta Carina segurament no anirà dirigit en la nostra direcció. Però abans d'arrodonir, diré que hi ha un altre possible progenitor de l'esclat de raigs gamma, que hem de recordar. Es diu WR 104 i casualment es troba a la mateixa distància de nosaltres que Eta. WR 104 és un sistema binari, una de les estrelles del qual és una bèstia massiva inflada que s'acosta al final de la seva vida. Pot explotar, emetent un esclat de raigs gamma, i podria estar dirigit més o menys cap a nosaltres, però ambdues suposicions són inexactes. Amb tota probabilitat, aquest monstre tampoc ens amenaça, però val la pena esmentar-ho.