Eksplozije zvijezda predstavljaju neobičan i rijedak događaj u svemiru, no kada se dogode, emitiraju ogromne količine radijacije. U slučaju da se takav fenomen dogodi dovoljno blizu Zemlje, postoji potencijalna prijetnja za život na našem planetu.

Zvijezde poput Sunca karakterizira izuzetna stabilnost. Njihova sjajnost varira za samo 0,1% tijekom godina i desetljeća. Ova stabilnost rezultat je procesa fuzije vodika u helij, koji osigurava da će Sunce nastaviti svijetliti stabilno još oko 5 milijardi godina. Međutim, kada zvijezde potroše svoje nuklearno gorivo, njihova smrt može rezultirati spektakularnim vatrometom.

Sunce će na kraju svojeg životnog puta doživjeti smrt tako što će se proširiti, a zatim se kondenzirati u tip zvijezde poznat kao bijeli patuljak. No, zvijezde koje su više od osam puta masivnije od Sunca umiru na nasilan način, eksplozijom poznatom kao supernova.

Supernove se u Mliječnom putu događaju samo nekoliko puta u stoljeću, a ove nasilne eksplozije obično su dovoljno udaljene da ljudi na Zemlji to ne primijete. Da bi umiruća zvijezda imala bilo kakav učinak na život na našem planetu, morala bi eksplodirati kao supernova unutar 100 svjetlosnih godina od Zemlje.

Kao astronom koji se bavi proučavanjem kosmologije i crnih rupa, u svojim radovima opisujem prijetnju koju predstavljaju stelarne katastrofe poput supernova i srodnih pojava poput gamma-zračenja. Većina ovih katastrofa događa se na velikim udaljenostima, no kada se dogode bliže Zemlji, mogu predstavljati prijetnju za život na njoj.

Smrt masivne zvijezde rijedak je događaj. Kada se zvijezda masivna dovoljno za to dogodi, njezina sjajnost na trenutak nadmašuje sjaj milijardi zvijezda. Uz prosječnu frekvenciju od jedne supernove svakih 50 godina i s 100 milijardi galaksija u svemiru, negdje u svemiru supernova eksplodira svakih stotinu milisekundi.

Umiruća zvijezda emitira visokoenergetsko zračenje u obliku gamma zraka. Gamma zrake su oblik elektromagnetskog zračenja s valnim duljinama znatno kraćim od svjetlosnih valova, što znači da su nevidljive ljudskom oku. Osim toga, umiruća zvijezda oslobađa i bujicu visokoenergetskih čestica u obliku kozmičkih zraka: subatomskih čestica koje se kreću brzinom bliskom brzini svjetlosti.

Iako su supernove u Mliječnom putu rijetke, nekoliko ih je bilo dovoljno blizu Zemlje da su zabilježene u povijesnim zapisima. Godine 185. nove ere, zvijezda se pojavila na mjestu gdje prije nje nije bilo zabilježene zvijezde. Vjerojatno je riječ o supernovi.

Promatrači diljem svijeta svjedočili su iznenadnoj pojavi svijetle zvijezde 1006. godine nove ere. Astronomi su kasnije povezali taj događaj s supernovom udaljenom 7.200 svjetlosnih godina. Zatim, 1054. godine nove ere, kineski astronomi zabilježili su zvijezdu vidljivu na dnevnom nebu koju su astronomi naknadno identificirali kao supernovu udaljenu 6.500 svjetlosnih godina.

Johannes Kepler promatrao je posljednju supernovu u Mliječnom putu 1604. godine, pa u statističkom smislu, sljedeća je već kasni.

Crveni superdiv Betelgez u sazviježđu Oriona, koji je udaljen 600 svjetlosnih godina, najbliža je masivna zvijezda koja se približava kraju svog životnog ciklusa. Kada eksplodira kao supernova, svijetlit će kao pun Mjesec za one koji je promatraju s Zemlje, ne uzrokujući pritom nikakvu štetu za život na našem planetu.

Šteta od radijacije Ako zvijezda eksplodira kao supernova dovoljno blizu Zemlje, radijacija gama-zraka mogla bi oštetiti neke od planetarnih zaštitnih slojeva koji omogućuju život na Zemlji. Postoji vremenska odgoda zbog konačne brzine svjetlosti. Ako supernova eksplodira 100 svjetlosnih godina daleko, potrebno je 100 godina da mi to vidimo.

Astronomi su pronašli dokaze o supernovi udaljenoj 300 svjetlosnih godina koja je eksplodirala prije 2,5 milijuna godina. Radioaktivni atomi zarobljeni u sedimentima morskog dna su neoborivi znakovi tog događaja. Radijacija gama-zraka erodirala je ozonski sloj, koji štiti život na Zemlji od štetne radijacije Sunca. Taj događaj bi vjerojatno ohladio klimu, što je dovelo do izumiranja nekih drevnih vrsta.

Sigurnost od supernove dolazi s većom udaljenošću. Gama-zrake i kozmičke zrake šire se u svim smjerovima nakon što budu emitirane iz supernove, tako da se frakcija koja dostigne Zemlju smanjuje s većom udaljenošću. Na primjer, zamislite dvije identične supernove, od kojih je jedna 10 puta bliža Zemlji od druge. Zemlja bi primila radijaciju koja je otprilike stotinu puta jača od bližeg događaja.

Supernova unutar 30 svjetlosnih godina bila bi katastrofalna, ozbiljno bi osiromašila ozonski sloj, poremetila morski prehrambeni lanac i vjerojatno uzrokovala masovno izumiranje. Neki astronomi pretpostavljaju da su supernove u blizini potaknule niz masovnih izumiranja prije 360 do 375 milijuna godina. Srećom, takvi događaji unutar 30 svjetlosnih godina događaju se samo svakih nekoliko stotina milijuna godina.

Kada se neutron zvijezde sudare Supernove nisu jedini događaji koji emitiraju gama-zrake. Sudari neutronskih zvijezda uzrokuju visokoenergetske pojave koje se kreću od gama-zraka do gravitacijskih valova.

Neutronske zvijezde, koje ostaju nakon eksplozije supernove, su kugle materije veličine grada s gustoćom atomskog jezgra, što znači da su 300 trilijuna puta gušće od Sunca. Te su sudari stvorili mnogo zlata i dragocjenih metala na Zemlji. Intenzivan pritisak uzrokovan sudarom dviju ultragustih objekata prisiljava neutrone u atomska jezgra, čime se stvaraju teži elementi poput zlata i platine.

Sudar neutronskih zvijezda generira intenzivan bljesak gama-zraka. Ovi gama-zraci koncentrirani su u uski mlaz radijacije koji nosi veliku snagu.

Ako bi Zemlja bila na putu izbijanja gama-zraka unutar 10.000 svjetlosnih godina, ili 10% promjera galaksije, bljesak bi ozbiljno oštetio ozonski sloj. Također bi oštetio DNK unutar stanica organizama, na razini koja bi ubila mnoge jednostavne oblike života poput bakterija.

To zvuči zastrašujuće, ali neutron zvijezde se tipično ne formiraju u parovima, pa postoji samo jedan sudar u Mliječnom putu svakih 10.000 godina. Oni su 100 puta rjeđi od eksplozija supernova. Kroz cijeli svemir, sudar neutronskih zvijezda događa se svakih nekoliko minuta.

Iako gama-zračni bljeskovi možda ne predstavljaju neposrednu prijetnju životu na Zemlji, na vrlo dugim vremenskim skalama, bljeskovi će neizbježno pogoditi Zemlju. Šanse da gama-zračni bljesak izazove masovno izumiranje su 50% u posljednjih 500 milijuna godina i 90% u 4 milijarde godina otkako postoji život na Zemlji.

Prema toj matematici, vrlo je vjerojatno da je gama-zračni bljesak uzrokovao jedno od pet masovnih izumiranja u posljednjih 500 milijuna godina. Astronomi su argumentirali da je gama-zračni bljesak izazvao prvo masovno izumiranje prije 440 milijuna godina, kada je nestalo 60% svih morskih stvorenja.

Nedavni podsjetnik Najekstremniji astrofizički događaji imaju dalekosežan utjecaj. Astronomi su toga bili podsjeteni u listopadu 2022., kada je puls radijacije prošao kroz Sunčev sustav i preopteretio sve teleskope za gama-zrake u svemiru.

To je bio najsvjetliji gama-zračni bljesak otkako je počela ljudska civilizacija. Radijacija je uzrokovala iznenadnu smetnju u ionosferi Zemlje, iako je izvor bio eksplozija gotovo 2 milijarde svjetlosnih godina daleko. Život na Zemlji nije bio pogođen, ali činjenica da je izmijenila ionosferu daje razlog za razmišljanje – sličan bljesak u Mliječnom putu bio bi milijun puta svjetliji.

Original:
Chris Impey
Sveučilišni uvaženi profesor astronomije, Sveučilište u Arizoni