Sollten Sie über Gammastrahlen-Ausbrüche besorgt sein?

Von allen kosmischen Katastrophen, die unseren Planeten treffen könnten, ist ein Angriff durch die Strahlung eines Gammastrahlenexplosions mit Sicherheit eine der extremsten. GRBs, wie sie genannt werden, sind mächtige Ereignisse, die große Mengen von Gammastrahlen freisetzen. Diese gehören zu den tödlichsten bekannten Strahlungen. Wenn sich eine Person in der Nähe eines Gammastrahlen erzeugenden Objekts befindet, wird sie sofort frittiert. Ein Gammastrahlen-Ausbruch kann die DNA des Lebens beeinträchtigen und lange nach dem Ausbruch genetische Schäden verursachen. Wenn so etwas in der Geschichte der Erde passiert wäre, hätte es die Entwicklung des Lebens auf unserem Planeten verändern können.

Wenn ein Gammastrahlenstoß die Erde treffen würde, würden diese Regionen des Planeten in Planeten, Tieren und Menschen eine höhere als die normale DNA sehen. Wissenschaftliche Visualisierung des NASA / Goddard Space Flight Center http://svs.gsfc.nasa.gov/3149

Die gute Nachricht ist, dass es ziemlich unwahrscheinlich ist, dass die Erde von einem GRB gesprengt wird. Das liegt daran, dass diese Ausbrüche so weit entfernt sind, dass die Wahrscheinlichkeit, von einem verletzt zu werden, sehr gering ist. Dennoch sind es faszinierende Ereignisse, die die Aufmerksamkeit der Astronomen auf sich ziehen, wann immer sie auftreten. 

Was sind Gammastrahlenexplosionen?? 

Gammastrahlenexplosionen sind gigantische Explosionen in fernen Galaxien, die Schwärme energiereicher Gammastrahlen aussenden. Sterne, Supernovae und andere Objekte im Weltraum strahlen ihre Energie in verschiedenen Formen von Licht aus, darunter sichtbares Licht, Röntgenstrahlen, Gammastrahlen, Radiowellen und Neutrinos, um nur einige zu nennen. Gammastrahlen-Bursts fokussieren ihre Energie auf eine bestimmte Wellenlänge. Infolgedessen gehören sie zu den mächtigsten Ereignissen im Universum, und die Explosionen, die sie hervorrufen, sind auch im sichtbaren Licht ziemlich hell.

Diese Karte zeigt die Standorte von tausend Gammastrahlen-Burstern am Himmel. Fast alle kamen in fernen Galaxien vor. NASA / Swift

Die Anatomie eines Gammastrahlenausbruchs

Was verursacht GRBs? Sie blieben lange Zeit recht rätselhaft. Sie sind so hell, dass die Leute zuerst dachten, sie wären sehr nah dran. Es stellt sich jetzt heraus, dass viele sehr weit entfernt sind, was bedeutet, dass ihre Energien ziemlich hoch sind.

Astronomen wissen jetzt, dass es etwas sehr Seltsames und Massives braucht, um einen dieser Ausbrüche hervorzubringen. Sie können auftreten, wenn zwei stark magnetisierte Objekte wie Schwarze Löcher oder Neutronensterne kollidieren und sich ihre Magnetfelder verbinden. Diese Aktion erzeugt riesige Jets, die energetische Partikel und Photonen fokussieren, die aus der Kollision austreten. Die Jets erstrecken sich über viele Lichtjahre im All. Denken Sie an sie wie Star Trek-wie Phaser Bursts, nur viel stärker und fast kosmisch ausladend. 

Ein Beispiel für einen Gammastrahlenausbruch, bei dem ein Schwarzes Loch und ein Materialstrahl durch den Weltraum rasen. NASA

Die Energie eines Gammastrahlenbursts wird entlang eines schmalen Strahls fokussiert. Astronomen sagen, es sei "kollimiert". Wenn ein supermassereicher Stern zusammenbricht, kann dies zu einem lang anhaltenden Ausbruch führen. Die Kollision von zwei Schwarzen Löchern oder Neutronensternen erzeugt kurzzeitige Bursts. Seltsamerweise können kurzzeitige Bursts weniger kollimiert oder in einigen Fällen überhaupt nicht hoch fokussiert sein. Astronomen arbeiten immer noch daran, herauszufinden, warum dies so sein könnte. 

Warum wir GRBs sehen 

Die Energie der Explosion zu kollimieren bedeutet, dass ein Großteil der Explosion in einem engen Strahl fokussiert wird. Befindet sich die Erde zufällig in Sichtweite der fokussierten Explosion, erkennen Instrumente den GRB sofort. Tatsächlich erzeugt es auch eine helle Explosion von sichtbarem Licht. Ein GRB von langer Dauer (der länger als zwei Sekunden dauert) kann dieselbe Energiemenge produzieren (und fokussieren), die erzeugt würde, wenn 0,05% der Sonne sofort in Energie umgewandelt würden. Nun, das ist eine riesige Explosion!

Es ist schwierig, die Unermesslichkeit dieser Art von Energie zu verstehen. Aber wenn so viel Energie direkt von der Mitte des Universums ausgestrahlt wird, kann sie hier auf der Erde mit bloßem Auge sichtbar sein. Glücklicherweise sind die meisten GRBs uns nicht so nahe.

Wie oft treten Gammastrahlenexplosionen auf??

Im Allgemeinen stellen Astronomen einen Ausbruch pro Tag fest. Sie erfassen jedoch nur diejenigen, die ihre Strahlung in die allgemeine Richtung der Erde strahlen. Astronomen sehen wahrscheinlich nur einen kleinen Prozentsatz der Gesamtzahl der GRBs, die im Universum vorkommen.

Das wirft Fragen darüber auf, wie GRBs (und die Objekte, die sie verursachen) im Raum verteilt sind. Sie hängen stark von der Dichte der Sternentstehungsgebiete sowie dem Alter der betroffenen Galaxie (und möglicherweise auch von anderen Faktoren) ab. Während die meisten in fernen Galaxien vorkommen, könnten sie in nahe gelegenen oder sogar in unseren eigenen Galaxien vorkommen. GRBs in der Milchstraße scheinen jedoch ziemlich selten zu sein.

Könnte ein Gammastrahlenexplosionseffekt das Leben auf der Erde beeinträchtigen??

Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass ein Gammastrahlenausbruch in unserer Galaxie oder in einer nahe gelegenen Galaxie etwa alle fünf Millionen Jahre stattfinden wird. Es ist jedoch ziemlich wahrscheinlich, dass die Strahlung keinen Einfluss auf die Erde hat. Es muss ziemlich nah bei uns sein, damit es wirkt.

Auf das Strahlen kommt es an. Sogar Objekte, die sich in unmittelbarer Nähe eines Gammastrahlenausbruchs befinden, können nicht beeinträchtigt werden, wenn sie sich nicht im Strahlengang befinden. Ist jedoch ein Objekt ist Auf dem Weg können die Ergebnisse verheerend sein. Es gibt Beweise, die darauf hindeuten, dass ein etwas benachbartes GRB vor etwa 450 Millionen Jahren aufgetreten sein könnte, was zu einem Massensterben geführt haben könnte. Die Beweise dafür sind jedoch noch lückenhaft.

Dem Strahl im Wege stehen

Ein nahegelegener Gammastrahlenausbruch, der direkt auf die Erde gerichtet ist, ist ziemlich unwahrscheinlich. In diesem Fall hängt die Höhe des Schadens jedoch davon ab, wie nahe der Ausbruch ist. Vorausgesetzt, man kommt in der Milchstraße vor, aber weit weg von unserem Sonnensystem ist es vielleicht nicht so schlimm. Wenn es relativ nahe kommt, hängt es davon ab, wie weit sich der Strahl Erde schneidet.

Mit den Gammastrahlen, die direkt auf die Erde gestrahlt werden, würde die Strahlung einen erheblichen Teil unserer Atmosphäre zerstören, insbesondere die Ozonschicht. Die vom Ausbruch ausgehenden Photonen würden chemische Reaktionen auslösen, die zu photochemischem Smog führen. Dies würde unseren Schutz vor kosmischer Strahlung weiter beeinträchtigen. Dann gibt es die tödlichen Strahlungsdosen, die das Leben auf der Oberfläche erfahren würde. Das Endergebnis wäre ein Massensterben der meisten Arten des Lebens auf unserem Planeten.

Glücklicherweise ist die statistische Wahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses gering. Die Erde scheint sich in einer Region der Galaxie zu befinden, in der supermassereiche Sterne selten sind und binäre kompakte Objektsysteme nicht gefährlich nah beieinander liegen. Selbst wenn ein GRB in unserer Galaxie passiert ist, ist die Wahrscheinlichkeit, dass er direkt auf uns gerichtet ist, ziemlich selten.

Während GRBs zu den mächtigsten Ereignissen im Universum gehören und das Leben auf allen Planeten auf ihrem Weg zerstören können, sind wir im Allgemeinen sehr sicher.

Astronomen beobachten GRBs mit umlaufenden Raumfahrzeugen wie der FERMI-Mission. Es verfolgt jeden Gammastrahl, der von kosmischen Quellen ausgesendet wird, sowohl innerhalb unserer Galaxie als auch in fernen Regionen des Weltraums. Es dient auch als eine Art "Frühwarnung" für eingehende Bursts und misst deren Intensität und Position.

So sieht der Gammastrahlenhimmel aus, wie er vom Fermi-Teleskop der NASA gesehen wird. Alle hellen Quellen emittieren Gammastrahlen mit einer Stärke von mehr als 1 GeV (Giga-Elektronen-Volt). Bildnachweis: NASA / DOE / Fermi LAT Collaboration

Bearbeitet und aktualisiert von Carolyn Collins Petersen.