Pucuk sinar gamma adalah antara peristiwa yang paling berkuasa di alam semesta, dinyalakan apabila bintang mati dalam letupan besar-besaran atau ketika mereka bergabung ... ledakan besar-besaran.
Apabila letupan kosmik yang ganas ini berlaku, mereka bertindak seperti rumah api kosmik, melepaskan rasuk beberapa cahaya terang di alam semesta, bersama-sama dengan banjir neutrino, zarah-zarah seperti hantu yang menyelinap melalui alam semesta hampir tidak dapat dikesan.
Jelas sekali, anda tidak mahu terdedah kepada salah satu daripada pemecatan tenaga mematikan DNA ini. Tetapi ahli fizik yang biasa memikirkan pecah sinar gamma hanya berbahaya jika anda berada di jalan sempit salah satu jet yang datang dari letupan. Malangnya, satu kajian baru dikemaskini pada pangkalan data arXiv 29 Nov (namun belum diperiksa oleh peer) menunjukkan bahawa letusan ini adalah berita buruk di sekeliling dan boleh menghantar sinaran maut pada sudut yang jauh lebih luas daripada yang difikirkan sebelumnya.
Kilang sinar gamma kosmik
Selama beberapa dekad, para astronom telah mengenal pasti dua jenis peluru sinar gamma langit (yang dipanggil GRB untuk jangka pendek): panjang yang berlangsung lebih dari 2 saat (sehingga beberapa minit) dan pendek yang berlangsung kurang dari 2 saat. Kami tidak pasti pasti apa yang menyebabkan GRB keluar di ruang angkasa, tetapi ia dianggap bahawa yang lama dihasilkan ketika bintang terbesar di alam semesta kita mati dalam letupan supernova, meninggalkan bintang neutron atau lubang hitam. Kematian yang membunuh seperti yang melepaskan sejumlah besar tenaga dalam kilat relatif, dan voila! Sinar gamma-ray.
GRB pendek, sebaliknya, dianggap berasal dari mekanisme yang sama sekali berbeza: penggabungan dua bintang neutron. Peristiwa-peristiwa ini tidak semestinya kuat seperti sepupu supernova mereka, tetapi mereka menyebabkan kerosakan yang mencukupi di dalam negara untuk menghasilkan pancaran sinar gamma.
Di dalam enjin jet
Namun, apabila bintang neutron bertembung, ia adalah satu perkara yang hodoh. Setiap bintang neutron seberat beberapa kali jisim matahari di Bumi, tetapi jisim itu dimampatkan menjadi sfera yang tidak lebih luas daripada bandar biasa. Pada masa impak di antara dua objek tersebut, mereka memukul-mukul satu sama lain pada pecahan yang sihat dari kelajuan cahaya.
Seterusnya, bintang neutron bergabung untuk membentuk sama ada bintang neutron yang lebih besar atau, jika keadaan adalah betul, lubang hitam, meninggalkan jejak kemusnahan dan puing-puing dari bencana bencana sebelumnya. Cincin bahan ini runtuh ke mayat bekas bintang neutron, membentuk apa yang dikenali sebagai cakera pertambahan. Dalam kes lubang hitam yang baru terbentuk, cakera ini memberi makan raksasa di tengah-tengah tumpukan bangkai pada kadar sehingga beberapa gas bernilai matahari sesaat.
Dengan semua tenaga dan bahan berputar di sekitar dan menuangkan ke pusat sistem, tarian yang rumit (dan kurang difahami) tentera elektrik dan magnetik menggulung bahan dan melancarkan jet perkara itu ke atas dan jauh dari inti, sepanjang paksi putaran objek pusat dan ke dalam sistem sekeliling. Sekiranya jet-jet itu pecah, ia muncul sebagai lampu suluh raksasa, berlumba jauh dari perlanggaran. Dan apabila pencahayaan itu berlaku untuk menunjuk di bumi, kita mendapat denyut gamma-ray.
Tetapi jet-jet ini agak sempit, dan selagi anda tidak melihat kepala GRB, ia tidak sepatutnya berbahaya, bukan? Tidak begitu pantas.
Kilang Neutrino
Ternyata jet membentuk dan bergerak dari tapak penggabungan bintang neutron dengan cara yang rumit, rumit. Awan gas berpusing dan kusut di antara satu sama lain, dan aliran radiasi dan bahan dari lubang hitam pusat tidak datang dengan garis yang kemas dan teratur.
Hasilnya adalah huru hara yang merosakkan.
Dalam kajian baru, sepasang astrophysicists meneroka butiran sistem-sistem ini selepas peristiwa perlanggaran. Para penyelidik memberi tumpuan kepada tingkah laku awan gas besar ketika mereka mengembara di atas kapal terbang yang dikuasai oleh jet yang melarikan diri.
Kadang-kadang, awan gas bertabrakan dengan satu sama lain, membentuk gelombang kejutan yang dapat mempercepatkan dan menggerakkan set radiasi mereka sendiri dan zarah tenaga tinggi, yang dikenali sebagai sinar kosmik. Sinar ini, yang terdiri daripada proton dan nukleus berat lain, mendapatkan tenaga yang cukup untuk mempercepatkan kelajuan hampir cahaya, sehingga mereka dapat bergabung secara sementara untuk menghasilkan kombinasi zarah eksotik dan jarang, seperti pion.
Pion kemudian cepat mereput ke dalam pancuran neutrino, zarah-zarah kecil yang membanjiri alam semesta tetapi tidak pernah berinteraksi dengan perkara lain. Dan kerana neutrino ini dihasilkan di luar rintangan sempit jet dari GRB itu sendiri, mereka dapat dilihat walaupun kita tidak mendapat letupan penuh sinar gamma.
Neutrinos sendiri adalah tanda bahawa tindak balas nuklear yang ganas yang berlaku jauh lebih jauh dari pusat jet. Kami belum tahu sejauh mana zon bahaya itu meluas, tetapi lebih selamat daripada maaf.
Jadi, secara ringkas: Jangan pergi ke mana-mana berhampiran dengan bintang-bintang neutron bertabrakan.
Paul M. Sutter adalah ahli astrofizik diThe Ohio State University, tuan rumahTanya Spaceman danRadio Angkasa, dan pengarangTempat Anda di Semesta.
