در میان فجایع کیهانی که ممکن است سیاره ما را تحت تاثیر قرار دهند، حمله تابشی ناشی از فوران پرتو گاما (GRB) قطعاً یکی از وخیم‌ترین آن‌هاست. GRBها، رویدادهای قدرتمندی هستند که مقادیر عظیمی از پرتوهای گاما را آزاد می‌کنند. این پرتوها در زمره مرگبارترین تشعشعات شناخته شده قرار دارند. اگر فردی در نزدیکی یک جسم تولیدکننده پرتو گاما قرار گیرد، در یک لحظه "سرخ" خواهد شد.

مطمئناً، یک فوران پرتو گاما می‌تواند بر DNA موجودات زنده تأثیر بگذارد و باعث آسیب ژنتیکی شود که مدت‌ها پس از پایان فوران نیز ادامه خواهد داشت. اگر چنین اتفاقی در تاریخ زمین رخ داده باشد، احتمالاً تکامل حیات در سیاره ما را تغییر داده است.

خبر خوب این است که مورد اصابت قرار گرفتن زمین توسط یک GRB، اتفاقی بسیار بعید است. به این دلیل که این فوران‌ها در فواصل بسیار دوری رخ می‌دهند و شانس آسیب دیدن از آن‌ها بسیار کم است. با این حال، آن‌ها رویدادهای شگفت‌انگیزی هستند که هر زمان رخ دهند، توجه ستاره شناسان را به خود جلب می‌کنند.

فوران پرتو گاما چیست؟

فوران‌های پرتو گاما (GRB) انفجارهای عظیمی هستند که در کهکشان‌های دوردست رخ می‌دهند و دسته‌ای از پرتوهای گامای پرانرژی را به فضا پرتاب می‌کنند. ستارگان، ابرنواخترها و سایر اجرام فضایی انرژی خود را در قالب‌های مختلف نور، از جمله نور مرئی، اشعه ایکس، پرتوهای گاما، امواج رادیویی و نوترینوها، ساطع می‌کنند.

ویژگی خاص فوران‌های پرتو گاما این است که تمام انرژی خود را روی یک طول موج خاص متمرکز می‌کنند. در نتیجه، آن‌ها به برخی از قدرتمندترین رویدادها در کل جهان هستی تبدیل می‌شوند و انفجارهایی که آن‌ها را ایجاد می‌کنند، در نور مرئی نیز بسیار درخشان هستند.

کالبدشکافی یک فوران پرتو گاما

چه چیزی باعث ایجاد فوران‌های پرتو گاما (GRB) می‌شود؟ مدت‌ها بود که این پدیده به شکل یک راز باقی مانده بود. این فوران‌ها آنقدر درخشان هستند که در ابتدا تصور می‌شد بسیار نزدیک باشند. اما اکنون مشخص شده است که بسیاری از آن‌ها بسیار دور هستند، که به این معنی است که انرژی بسیار زیادی دارند.

ستاره شناسان اکنون می‌دانند که برای ایجاد یکی از این فوران‌ها، به چیزی بسیار عجیب و غول پیکر نیاز است. این فوران‌ها می‌توانند زمانی رخ دهند که دو جسم به شدت مغناطیسی شده، مانند سیاهچاله‌ها یا ستاره‌های نوترونی، با یکدیگر برخورد کنند و میدان‌های مغناطیسی آن‌ها به هم متصل شوند. این عمل جت‌های عظیمی را ایجاد می‌کند که ذرات پرانرژی و فوتون‌هایی را که از برخورد خارج می‌شوند، متمرکز می‌کنند. این جت‌ها در طول سال‌های نوری زیادی گسترش می‌یابند. آن‌ها را مانند فوران‌های فیزر در فیلم پیشتازان فضا تصور کنید، با این تفاوت که بسیار قدرتمندتر هستند و در مقیاسی تقریبا کیهانی عمل می‌کنند.

انرژی یک فوران پرتو گاما در امتداد یک باریکه باریک متمرکز شده است. ستاره شناسان می‌گویند که این انرژی "هم‌خط" شده است. هنگامی که یک ستاره فوق‌العاده بزرگ فرو می‌پاشد، می‌تواند یک فوران طولانی‌مدت ایجاد کند. برخورد دو سیاهچاله یا ستاره نوترونی، فوران‌های کوتاه‌مدت ایجاد می‌کند. به طرز عجیبی، فوران‌های کوتاه‌مدت ممکن است کمتر هم‌خط شده باشند یا در برخی موارد، اصلاً به شدت متمرکز نشده باشند. ستاره شناسان هنوز در تلاشند تا بفهمند چرا این اتفاق ممکن است بیفتد.

چرا ما فوران‌های پرتو گاما را می‌بینیم؟

هم‌خط کردن انرژی ناشی از انفجار به این معنی است که مقدار زیادی از آن در یک باریکه باریک متمرکز می‌شود. اگر زمین به طور اتفاقی در امتداد خط دید انفجار متمرکز شده قرار گیرد، ابزارها بلافاصله GRB را تشخیص می‌دهند. این رویداد در واقع یک انفجار درخشان از نور مرئی نیز تولید می‌کند.

یک GRB طولانی‌مدت (که بیش از دو ثانیه طول می‌کشد) می‌تواند همان مقدار انرژی را تولید (و متمرکز) کند که اگر 0.05٪ از خورشید به طور ناگهانی به انرژی تبدیل شود، ایجاد می‌شود. حالا، این یک انفجار عظیم است!

درک عظمت این نوع انرژی دشوار است. اما، وقتی این مقدار انرژی مستقیماً از نیمه راه جهان به سمت ما ساطع می‌شود، می‌تواند با چشم غیرمسلح در اینجا روی زمین قابل مشاهده باشد. خوشبختانه، اکثر GRBها آنقدر به ما نزدیک نیستند.

فوران‌های پرتو گاما هر چند وقت یک بار رخ می‌دهند؟

به طور کلی، ستاره شناسان تقریباً روزی یک فوران پرتو گاما را شناسایی می‌کنند. با این حال، آن‌ها فقط فوران‌هایی را تشخیص می‌دهند که تشعشعات خود را در جهت کلی زمین می‌تابانند. بنابراین، به احتمال زیاد ستاره شناسان تنها درصد کمی از کل تعداد GRBهایی را که در جهان رخ می‌دهند، مشاهده می‌کنند.

این موضوع سوالاتی را در مورد چگونگی توزیع GRBها (و اجسامی که باعث ایجاد آن‌ها می‌شوند) در فضا مطرح می‌کند. توزیع آن‌ها به شدت به تراکم مناطق ستاره ساز و همچنین سن کهکشان درگیر (و شاید عوامل دیگر نیز) بستگی دارد. در حالی که به نظر می‌رسد بیشتر آن‌ها در کهکشان‌های دوردست رخ می‌دهند، اما ممکن است در کهکشان‌های نزدیک یا حتی در کهکشان خودمان نیز اتفاق بیفتند. با این حال، به نظر می‌رسد GRBها در کهکشان راه شیری نسبتاً نادر هستند.

آیا فوران پرتو گاما می‌تواند بر حیات روی زمین تأثیر بگذارد؟

برآوردهای کنونی نشان می‌دهد که یک فوران پرتو گاما تقریباً هر پنج میلیون سال یک بار در کهکشان ما یا در یک کهکشان مجاور رخ خواهد داد. با این حال، این احتمال وجود دارد که این تشعشعات تأثیری بر زمین نداشته باشند. برای اینکه این تشعشعات تأثیری داشته باشند، باید به اندازه کافی به ما نزدیک باشند.

همه چیز به امتداد باریکه بستگی دارد. حتی اجسامی که بسیار نزدیک به یک فوران پرتو گاما هستند، اگر در مسیر باریکه قرار نگیرند، می‌توانند تحت تأثیر قرار نگیرند. با این حال، اگر جسمی در مسیر باریکه قرار گیرد، نتایج می‌تواند ویرانگر باشد. شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد یک GRB نسبتاً نزدیک ممکن است حدود 450 میلیون سال پیش رخ داده باشد، که ممکن است منجر به انقراض دسته جمعی شده باشد. با این حال، شواهد مربوط به این موضوع هنوز ناقص است.

قرار گرفتن در مسیر باریکه

اینکه یک فوران پرتو گاما در نزدیکی ما، مستقیماً به سمت زمین نشانه گرفته شود، بسیار بعید است. با این حال، اگر چنین اتفاقی رخ دهد، میزان آسیب به میزان نزدیکی فوران بستگی دارد. با فرض اینکه یکی در کهکشان راه شیری رخ دهد، اما بسیار دور از منظومه شمسی ما، ممکن است اوضاع چندان بد نباشد. اگر نسبتاً نزدیک اتفاق بیفتد، آنگاه بستگی دارد به اینکه چه مقدار از باریکه با زمین تلاقی کند.

با تابش پرتوهای گاما مستقیماً به سمت زمین، تشعشعات بخش قابل توجهی از جو ما، به ویژه لایه اوزون را از بین می‌برند. فوتون‌های ساطع شده از فوران باعث واکنش‌های شیمیایی می‌شوند که منجر به ایجاد مه دود فتوشیمیایی می‌شود. این امر محافظت ما در برابر پرتوهای کیهانی را بیشتر تضعیف می‌کند. سپس دوزهای مرگبار تشعشعات وجود دارد که حیات سطحی تجربه خواهد کرد. نتیجه نهایی انقراض دسته‌جمعی بیشتر گونه‌های حیات روی سیاره ما خواهد بود.

خوشبختانه، احتمال آماری وقوع چنین رویدادی کم است. به نظر می‌رسد زمین در منطقه‌ای از کهکشان قرار دارد که ستارگان فوق‌العاده بزرگ در آن نادر هستند و سامانه‌های دوتایی اجرام فشرده به طور خطرناکی نزدیک نیستند. حتی اگر یک GRB در کهکشان ما رخ دهد، این احتمال که مستقیماً به سمت ما نشانه گرفته شود بسیار نادر است.

بنابراین، در حالی که GRBها برخی از قدرتمندترین رویدادها در جهان هستند، با قدرتی که می‌توانند زندگی را در هر سیاره‌ای در مسیر خود نابود کنند، ما به طور کلی بسیار در امان هستیم.

ستاره شناسان GRBها را با فضاپیماهای در حال گردش، مانند مأموریت FERMI، مشاهده می‌کنند. این فضاپیما هر پرتو گامایی را که از منابع کیهانی ساطع می‌شود، هم در داخل کهکشان ما و هم در نقاط دوردست فضا، ردیابی می‌کند. همچنین به عنوان نوعی "هشدار اولیه" از فوران‌های ورودی عمل می‌کند و شدت و مکان آن‌ها را اندازه‌گیری می‌کند.