Science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Exploderende sterren zijn zeldzaam, maar zenden stortvloeden van straling uit; één die dicht genoeg bij de aarde staat, kan het leven op aarde bedreigen

Credit:CC0 Publiek Domein

Sterren zoals de zon zijn opmerkelijk constant. Ze variëren in helderheid met slechts 0,1% over jaren en decennia, dankzij de fusie van waterstof tot helium die ze aandrijft. Dit proces zorgt ervoor dat de zon nog zo'n vijf miljard jaar gestaag blijft schijnen, maar wanneer sterren hun nucleaire brandstof uitputten, kan hun dood leiden tot pyrotechniek.



De zon zal uiteindelijk sterven door groot te worden en vervolgens te condenseren tot een soort ster die een witte dwerg wordt genoemd. Maar sterren met meer dan acht keer zoveel massa als de zon sterven gewelddadig tijdens een explosie die een supernova wordt genoemd.

Supernova's komen slechts een paar keer per eeuw voor in de Melkweg, en deze gewelddadige explosies vinden meestal zo ver weg dat mensen hier op aarde het niet merken. Wil een stervende ster enig effect hebben op het leven op onze planeet, dan moet hij binnen 100 lichtjaar van de aarde een supernova worden.

Ik ben een astronoom die kosmologie en zwarte gaten bestudeert.

In mijn schrijven over kosmische eindes heb ik de dreiging beschreven die uitgaat van stellaire rampen zoals supernova's en aanverwante verschijnselen zoals gammaflitsen. De meeste van deze rampen vinden op afgelegen plaatsen plaats, maar als ze dichter bij huis plaatsvinden, kunnen ze een bedreiging vormen voor het leven op aarde.

De dood van een massieve ster

Er zijn maar weinig sterren die zo groot zijn dat ze in een supernova omkomen. Maar als je dat wel doet, wedijvert het even met de helderheid van miljarden sterren. Bij één supernova per 50 jaar, en met 100 miljard sterrenstelsels in het heelal, ontploft er ergens in het heelal elke honderdste van een seconde een supernova.

De stervende ster zendt hoogenergetische straling uit in de vorm van gammastraling. Gammastraling is een vorm van elektromagnetische straling met golflengten die veel korter zijn dan lichtgolven, wat betekent dat ze onzichtbaar zijn voor het menselijk oog. De stervende ster stoot ook een stortvloed aan hoogenergetische deeltjes uit in de vorm van kosmische straling:subatomaire deeltjes die met bijna de snelheid van het licht bewegen.

Supernova's in de Melkweg zijn zeldzaam, maar een paar zijn zo dicht bij de aarde geweest dat historische gegevens ze bespreken. In 185 na Christus verscheen er een ster op een plek waar nog nooit een ster was gezien. Het was waarschijnlijk een supernova.

Een animatie die een supernova laat zien.

Waarnemers over de hele wereld zagen in 1006 na Christus plotseling een heldere ster verschijnen. Astronomen hebben deze later vergeleken met een supernova op 7200 lichtjaar afstand. Vervolgens registreerden Chinese astronomen in 1054 na Christus een ster die zichtbaar was aan de hemel overdag en die astronomen vervolgens identificeerden als een supernova op 6500 lichtjaar afstand.

Johannes Kepler observeerde de laatste supernova in de Melkweg in 1604, dus in statistische zin is de volgende al te laat.

Op 600 lichtjaar afstand is de rode superreus Betelgeuze in het sterrenbeeld Orion de dichtstbijzijnde massieve ster die het einde van zijn leven nadert. Wanneer het een supernova wordt, zal het voor degenen die vanaf de aarde kijken zo helder schijnen als de volle maan, zonder enige schade aan het leven op onze planeet te veroorzaken.

Stralingsschade

Als een ster dicht genoeg bij de aarde een supernova wordt, kan de gammastraling een deel van de planetaire bescherming beschadigen die het leven op aarde mogelijk maakt. Er is een vertraging vanwege de eindige lichtsnelheid. Als een supernova op 100 lichtjaar afstand afgaat, duurt het 100 jaar voordat wij hem zien.

Astronomen hebben bewijs gevonden van een supernova op 300 lichtjaar afstand die 2,5 miljoen jaar geleden explodeerde. Radioactieve atomen die vastzitten in sedimenten op de zeebodem zijn de veelbetekenende tekenen van deze gebeurtenis. Straling van gammastraling erodeert de ozonlaag, die het leven op aarde beschermt tegen de schadelijke straling van de zon. Deze gebeurtenis zou het klimaat hebben afgekoeld, wat zou hebben geleid tot het uitsterven van enkele oude soorten.

Veiligheid tegen een supernova gaat gepaard met een grotere afstand. Gammastraling en kosmische straling verspreiden zich in alle richtingen zodra ze door een supernova zijn uitgezonden, dus de fractie die de aarde bereikt, neemt af naarmate de afstand groter is. Stel je bijvoorbeeld twee identieke supernova's voor, waarbij de ene tien keer dichter bij de aarde staat dan de andere. De aarde zou straling ontvangen die ongeveer honderd keer sterker is als de gebeurtenis dichterbij komt.

Een supernova binnen 30 lichtjaar zou catastrofaal zijn, de ozonlaag ernstig aantasten, de mariene voedselketen ontwrichten en waarschijnlijk tot massale uitsterving leiden. Sommige astronomen vermoeden dat nabijgelegen supernova's 360 tot 375 miljoen jaar geleden een reeks massa-uitstervingen hebben veroorzaakt. Gelukkig vinden deze gebeurtenissen binnen 30 lichtjaar slechts om de paar honderd miljoen jaar plaats.

Neutronensterren smelten samen als de zwaartekracht ze samentrekt, waardoor intense straling vrijkomt.

Als neutronensterren botsen

Maar supernova's zijn niet de enige gebeurtenissen die gammastraling uitzenden. Botsingen tussen neutronensterren veroorzaken hoogenergetische verschijnselen, variërend van gammastraling tot zwaartekrachtgolven.

Neutronensterren, achtergelaten na een supernova-explosie, zijn materieballen ter grootte van een stad met de dichtheid van een atoomkern, dus 300 biljoen keer dichter dan de zon. Door deze botsingen ontstonden veel van het goud en de edele metalen op aarde. De intense druk die wordt veroorzaakt door de botsing van twee ultradichte objecten, dwingt neutronen tot atoomkernen, waardoor zwaardere elementen zoals goud en platina ontstaan.

Een botsing met een neutronenster genereert een intense uitbarsting van gammastraling. Deze gammastraling wordt geconcentreerd tot een smalle straal straling die een grote klap uitdeelt.

Als de aarde zich binnen 10.000 lichtjaar, of 10% van de diameter van het sterrenstelsel, in de vuurlinie zou bevinden van een gammaflits, zou de uitbarsting de ozonlaag ernstig beschadigen. Het zou ook het DNA in de cellen van organismen beschadigen, op een niveau dat veel eenvoudige levensvormen zoals bacteriën zou doden.

Dat klinkt onheilspellend, maar neutronensterren ontstaan ​​doorgaans niet in paren, waardoor er ongeveer elke 10.000 jaar slechts één botsing in de Melkweg plaatsvindt. Ze zijn honderd keer zeldzamer dan supernova-explosies. In het hele universum vindt er elke paar minuten een botsing van neutronensterren plaats.

Gammastraaluitbarstingen vormen misschien geen onmiddellijke bedreiging voor het leven op aarde, maar op zeer lange termijn zullen uitbarstingen onvermijdelijk de aarde treffen. De kans dat een gammastraaluitbarsting een massa-uitsterving veroorzaakt, is 50% in de afgelopen 500 miljoen jaar en 90% in de 4 miljard jaar sinds er leven op aarde is.

Op basis van deze berekeningen is het zeer waarschijnlijk dat een gammaflits één van de vijf massa-uitstervingen in de afgelopen 500 miljoen jaar heeft veroorzaakt. Astronomen hebben betoogd dat een uitbarsting van gammastraling 440 miljoen jaar geleden de eerste massale uitsterving veroorzaakte, toen 60% van alle zeedieren verdween.

Een recente herinnering

De meest extreme astrofysische gebeurtenissen hebben een groot bereik. Astronomen werden hieraan herinnerd in oktober 2022, toen een stralingspuls door het zonnestelsel trok en alle gammatelescopen in de ruimte overbelastte.

Het was de helderste gammaflits sinds het begin van de menselijke beschaving. De straling veroorzaakte een plotselinge verstoring van de ionosfeer van de aarde, ook al was de bron een explosie op bijna 2 miljard lichtjaar afstand. Het leven op aarde bleef onaangetast, maar het feit dat het de ionosfeer veranderde is ontnuchterend:een soortgelijke uitbarsting in de Melkweg zou een miljoen keer helderder zijn.

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.




Meer >

Meer >

Hoofdlijnen

  1. Disruptieve bio-engineering - verandert de manier waarop cellen met elkaar omgaan
  2. Een door kracht aangedreven mechanisme voor het vaststellen van celpolariteit
  3. Wetenschappers ontwikkelen nieuwe techniek om vlees te kweken in het laboratorium met behulp van magnetisch veld
  4. De toekomst zaaien? Ark conserven zeldzaam, bedreigde planten
  5. Terugkeer van de inheemse wilde kalkoen - duurzame oogstdoelen stellen wanneer de informatie beperkt is
  6. Vergelijking van plantencellen en menselijke cellen
  7. Carnivoren weten dat het eten van andere karkassen van carnivoren ziekten overdraagt
  8. Sectie van DNA of RNA dat niet codeert voor eiwitten
  9. Saoedi-Arabische rotskunst toont riemen op prehistorische honden

Wetenschap