Impressão artística de um raio gama explodindo perto da Terra. Clique para ampliar.
Vivemos em um universo perigoso. Agora adicione rajadas de raios gama à lista - as explosões mais poderosas do Universo. Mesmo 10 segundos de radiação de um desses eventos seria um revés mortal para a vida na Terra. Antes de começar a procurar outro planeta para viver, o Dr. Andrew Levan, da Universidade de Hertforshire, está aqui para explicar as probabilidades de uma explosão nas proximidades. Parece que as probabilidades estão a nosso favor.
Ouça a entrevista: Estamos a salvo das explosões de raios gama (6,0 MB)
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Fraser Cain: Agora, quero saber o quanto estou seguro contra explosões de raios gama, mas primeiro você pode explicar o que são essas explosões?
Dr. Andrew Levan: As explosões de raios gama foram realmente um mistério nos últimos 30 anos. Eles foram descobertos em 1967 por satélites lançados para procurar evidências de testes nucleares em andamento no espaço. Então, na década de 1960, havia uma preocupação de ambos os lados - russos e americanos -, e estamos preocupados com o fato de o lado oposto estar testando armas nucleares em algum lugar do espaço. E, portanto, houve um tratado de proibição de testes que proibiu isso e, em seguida, vários satélites foram lançados para poder detectar a assinatura desses testes. E esses testes teriam dado uma assinatura que teria sido uma explosão de raios gama. E assim os satélites foram lançados para procurar por isso. Eles nunca viram raios gama em testes nucleares, mas o que encontraram foram essas explosões muito brilhantes que estavam acontecendo em nenhuma parte do Sistema Solar. Não associado a nada do que estava acontecendo era óbvio; não é realmente a Lua ou qualquer um dos planetas ou algo assim. E, portanto, essas foram as primeiras explosões de raios gama descobertas.
Na maioria dos próximos 20 ou 30 anos, isso foi tudo o que sabíamos sobre eles; esses estranhos flashes inexplicáveis de radiação de alta energia. É uma luz com comprimentos de onda muito menores que os raios X usados pelas imagens médicas. E eles foram muito difíceis por causa disso para identificá-los. Então, na verdade, não sabíamos onde eles estavam, se estavam em algum lugar perto de nós ou se estavam muito longe. E então, no final dos anos 90, finalmente conseguimos identificar sua origem por emissões ópticas, por luz normal, e isso mostrou que eram explosões incrivelmente brilhantes que acontecem no universo distante, então você está falando em olhar apenas de volta para um algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang - 95% do caminho de volta à era do Universo.
E assim, esse foi o primeiro avanço. E então, ao longo dos próximos anos, percebeu-se que essas explosões de raios gama foram realmente causadas pelo colapso de uma estrela muito massiva. Então, quando você está falando muito, está falando de 20 a 30 vezes mais pesado que o sol. E o que acontece com essas estrelas é que elas queimam, ou fundem, hidrogênio em elementos mais pesados em seus núcleos. E, eventualmente, esse processo para, eles caem em si mesmos, formam um buraco negro, e é esse processo que cria uma explosão de raios gama.
Fraser: Isso soa muito semelhante ao processo de uma explosão de supernova. Então, qual a diferença?
Dr. Levan: Bem, de fato, muitas explosões de raios gama são explosões de supernovas. Portanto, eles são apenas um subconjunto de supernova. A supernova acontece quando estrelas mais massivas que 8 vezes a massa do Sol ficam sem combustível nuclear e entram em colapso, mas na maioria das vezes elas formam uma estrela de nêutrons em vez de um buraco negro. Agora, uma estrela de nêutrons é um objeto ligeiramente menos extremo, mas ainda é muito extremo. E assim é mais ou menos a massa do Sol, mas entrou em colapso em uma região de apenas 16 quilômetros de diâmetro. Mas o que acontece é que você realmente gasta muito menos energia. E assim, quando você tem essas estrelas massivas que se transformam em raios gama, a energia desses raios gama é lançada em um jato. Então, é como uma mangueira sendo apontada diretamente para você, e sai basicamente dos pólos da estrela em cada extremidade. Ilumina o céu como uma fonte muito brilhante. Mas apenas ilumina talvez uma porcentagem do céu. E é aí que os raios gama são emitidos, e é isso que faz um raio gama estourar. E apenas alguns tipos de supernova são aqueles que criam os buracos negros e as condições necessárias para criar um jato são aqueles que criam a explosão de raios gama. E então as explosões de raios gama são muito mais brilhantes que as supernovas normais que vemos.
Fraser: E estar por perto é um lugar bastante perigoso para se estar. Qual é o risco e a que distância está a esfera da destruição?
Dr. Levan: As pessoas falam de supernovas e falam de explosões de raios gama como perigosas para a Terra. Para uma supernova, ela realmente precisa estar muito próxima; tem que estar a cerca de 10 parsecs de nós (ou 30 anos-luz). Realmente não há muitas estrelas nisso. Agora, as explosões de raios gama são muito mais luminosas que podem estar a 30 ou 40.000 anos-luz de distância. Então, isso está na metade da galáxia. Se alguém explodisse no centro da galáxia e atingisse a Terra, isso seria algo incrivelmente perigoso para nós. Porque o que aconteceria é que a radiação de alta energia nos atingiria ionizaria a alta atmosfera e criaria muitos óxidos de nitrogênio novos e bastante desagradáveis que criariam chuva ácida. Destruiria a camada de ozônio e, ao mesmo tempo, banharia o lado da Terra com uma dose incrivelmente alta de radiação ultravioleta.
Fraser: Se um desses disparos em sua galáxia, é um grande revés para a vida. Não consigo imaginar muito que pudesse suportar isso, além da vida microbiana subterrânea.
Dr. Levan: Sim, com certeza. O impacto para nós é que você teria uma situação bastante paradoxal em que os óxidos de nitrogênio criados na atmosfera poderiam realmente bloquear a luz óptica, para que você tivesse um resfriamento global. Você tem problemas com a fotossíntese das plantas e coisas assim. Mas, ao mesmo tempo, porque a camada de ozônio está sendo destruída, você tem um alto fluxo de luz ultravioleta que seria realmente prejudicial a qualquer vida que a encontrasse. E assim afetaria drasticamente o processo de evolução. Se é possível evoluirmos o suficiente para sobrevivermos, isso é muito improvável.
Fraser: Os cientistas acham que isso é responsável por alguns eventos de extinção no passado?
Dr. Levan: Houve muita discussão sobre isso. Obviamente, a mais falada sobre extinção é a dos dinossauros e muitas pessoas agora acreditam que foi provavelmente um asteróide atingido de fora da Terra ou algo assim. Certamente houve um evento de extinção há cerca de 400 milhões de anos, sobre o qual as pessoas falaram talvez devido a uma explosão de raios gama. Obviamente, é muito incerto quando você olha para trás e tenta examinar o registro fóssil, mas certamente foram comentadas explosões de raios gama devido ao fato de serem menos comuns que a supernova, elas podem afetá-lo por um período tão grande. volume da Terra que as pessoas falaram sobre extinções passadas devido a explosões de raios gama.
Fraser: Ok, agora me prometeram boas notícias. Coloque em mim.
Dr. Levan: O que fizemos foi estudar muitas dessas explosões, cerca de 40 delas. Agora, essas são explosões de raios gama que você pode relaxar, elas estão tão distantes que são realmente difíceis de ver, mesmo com os maiores telescópios do mundo. Mas o que podemos estudar com eles é o tipo de galáxia em que eles acontecem. E assim a Via Láctea, que é a nossa galáxia, é chamada de grande espiral de design. É uma galáxia muito grande e muito massiva. Agora, quando você olha para os tipos de galáxias em que estas tendem a ocorrer, descobre que elas estão sempre nessas galáxias pequenas, bagunçadas e muito irregulares, com massa muito baixa e muito diferentes da Via Láctea. E a razão para isso é que a Via Láctea tem muito do que chamamos de metais. Agora, quando os astrônomos falam sobre metais, não queremos dizer coisas como alumínio ou ferro, ou coisas assim. Nós realmente queremos dizer algo mais pesado que hidrogênio ou hélio. E assim, para ter vida, você precisa ter carbono, oxigênio e coisas assim, que são muito raras nas pequenas galáxias que apresentam explosões de raios gama. Então, o que você percebe quando olha para isso é que pequenas galáxias são vitais para criar explosões de raios gama, porque o que você precisa basicamente são estrelas muito grandes que formam buracos negros, e é muito mais fácil fazer isso nessas galáxias que têm muito poucas metais. E o que isso significa essencialmente é que, apesar de termos tido isso no passado, as explosões de raios gama não acontecem em galáxias como a nossa.
Fraser: Eu sei que algumas pesquisas recentes nos mostram algumas regiões formadoras de estrelas nas galáxias satélites próximas à Via Láctea, que estão construindo estrelas com 50 a 80 vezes a massa do Sol, também são bons candidatos ou há algo sobre isso. elementos mais pesados?
Dr. Levan: Sim, então há algo muito específico sobre os elementos mais pesados. Quando você tem elementos mais pesados em uma estrela, isso efetivamente afeta a evolução da estrela de maneira muito fundamental. E então o que acontece é que esses elementos pesados têm o que chamamos de ventos estelares; ventos estelares bastante fortes. E o que isso significa é que eles retiram todo o material que está fora deles. Portanto, embora eles iniciem suas vidas como estrelas muito massivas, no momento em que terminam, eles realmente perderam grande parte dessa massa que não são mais massivos o suficiente para formar buracos negros. E então eles realmente formam essas estrelas de nêutrons como supernovas normais. Portanto, há muito pouca dúvida de que essas estrelas massivas que você vê e as regiões formadoras de estrelas massivas que você vê formarão supernovas, porque elas estão muito mais longe, não são uma ameaça para nós. E por causa de seus ventos estelares, eles perderão tanto de sua massa que não poderão fazer buracos negros e, portanto, não poderão fazer explosões de raios gama.
Fraser: Como todas as explosões de raios gama foram vistas em todo o Universo, é quase uma função da idade - à medida que você olha mais para longe, está olhando para trás no tempo. Costumávamos ter explosões de raios gama, mas elas simplesmente não acontecem mais.
Dr. Levan: Sim, muito mesmo. Obviamente, à medida que as estrelas evoluem, você cria sua primeira geração de estrelas. Todos os metais, todos os átomos que você vê ao seu redor, em seu corpo, no prédio e tudo mais, são feitos de explosões de supernovas no passado. Eles enriquecem tudo ao seu redor, e há outra geração de estrelas que são feitas a partir disso, e assim por diante. E então, quando você olha de novo para o Universo, havia menos desses metais ao redor, e menos desses elementos pesados; portanto, o Universo primitivo é um lugar muito mais promissor para procurar explosões de raios gama do que o Universo como o vemos agora. onde apenas explosões de raios gama ocorrem em pequenas galáxias onde não há tanta formação estelar há tanto tempo quanto na Via Láctea.
