wtorek, 29 sierpnia 2017

Antares, Betelgeza, WR 104: kiedy wielkie BUM???

Betelgeuse - jej lokalizacja i wygląd zewnętrzny

Kiedy patrzymy na nocne niebo, to mimowolnie zadajemy sobie pytanie - co nam grozi z tych czarnych otchłani? Jakie niebezpieczeństwa czają się w przepaściach przestrzeni i czasu? Czy coś jest wymierzone w naszą planetę, co przerwie naszą egzystencję?

Oczywiście najpierw przychodzą nam na myśl asteroidy i meteory. Ich potęgę mieliśmy okazję zobaczyć 30.VI.1908 roku na Syberii. Ślady tej kolizji widać tam do dnia dzisiejszego. Ostatnio coś podobnego miało miejsce nad Czelabińskiem, w dniu 15.II.2013 roku, co było powtórką z Tunguski, tyko że w mniejszej skali…

Spadek asteroidy będzie miał fatalne skutki – to oczywista oczywistość. Przede wszystkim efekty poimpaktowe: aktywizacja wulkanów, trzęsienia ziemi, tsunami, wyrzut milionów ton pyłów do atmosfery i związana z tym zima poimpaktowa, wtórne bombardowanie materiałem z asteroidy i ziemskim wybitym uderzeniem w atmosferę i poza nią, to wszystko będą czynniki letalne, które mogą być i będą przyczyną kolejnego Wielkiego Wymierania.

Istnieją jednak zagrożenia w skali kosmicznej, na które nie mamy żadnego wpływu i nie mamy żadnego sposobu obrony przed nimi. Zagrożenia pędzące z prędkością światła, które zobaczymy wtedy, kiedy już nas dosięgną… Mowa o eksplodujących gwiazdach – tzw. Supernowych.

Planeta w okolicy wybuchającej Supernowej


Gwiazdowe bum!


Gwiazdy o małej masie – czerwone karły o klasie widmowej M, jak nasza najbliższa kosmiczna sąsiadka Toliman C czyli Proxima w konstelacji Centaura, odległa o 4,24 ly, jest właśnie taką długowieczną gwiazdą, która istnieje 4,85 mld lat i będzie istnieć jeszcze 4 bln lat, świecąc niezmiennie z mocą jedynie 0,0056% mocy promieniowania słonecznego, dlatego jej jasność wynosi jedynie +11,13 mag., co nie powinno dziwić nikogo, bowiem temperatura jej powierzchni wynosi zaledwie ~3000 K.

Gwiazdy z tzw. ciągu głównego o klasach widmowych – jak nasze Słońce - G2V oraz Toliman A - G2V i Toliman B – K0-1V, odległe o 4,36 ly, mają temperatury powierzchniowe rzędu 5-6 tys. K i po pewnym czasie szacowanym na 5-6 mld lat przekształcą się w czerwone olbrzymy o klasie widmowej M, poczym zamienią się w białe karły o klasie widmowej A, które świecić będą biliony lat… Te gwiazdy też są spokojne i poza burzliwym stadium czerwonego olbrzyma są właściwie nieszkodliwe. Typowym białym karłem najbliższym Ziemi jest Syriusz B, odległy o 8,4 ly.

Najgorsze są masywne gwiazdy o masach powyżej 1,44 masy Słońca i klasach widmowych O i B. Ich ewolucja jest krótka, ale burzliwa. Po szybkim wypaleniu się wodoru następuje kolejna faza „spalania” termojądrowego „paliwa” – przemiana helu w węgiel, itd. aż do żelaza. Śmierć gwiazdy zaczyna się w momencie zsyntetyzowania przez nią pierwszego jądra żelaza. A śmierć ta jest bardzo wybuchowa! Wybuch Supernowej jest najbardziej spektakularnym wydarzeniem w skali Wszechświata. I najgroźniejszym, może poza eksplozją Hipernowej.


Antares

Antares


W naszym najbliższym sąsiedztwie, bo 110-550 ly, znajduje się gwiazda Antares A – α Sco (Alfa Skorpiona), który jest czerwonym nadolbrzymem o klasie widmowej M1,5Iab-Ib (gwiazda zmienna nieregularna) i temperaturze powierzchniowej 3400 K. Jego masa wynosi ok. 17 mas Słońca, a zatem w przyszłości stanie się on Supernową. Antares A jest gigantem – jego średnica wynosi 1,182 mld km i gdyby znajdował się w Układzie Słonecznym, to jego fotosfera znajdowałaby się na orbicie Marsa, a nawet nieco poza nią…


Towarzyszący mu Antares B jest typową gwiazdą ciągu głównego na diagramie H-R, klasy widmowej B o niebieskiej lub niebiesko-zielonej barwie i bardzo wysokiej temperaturze powierzchni. Jej masa wynosi 7-8 mas Słońca. Wiek całego układu wynosi ok. 12 mln lat, a zatem jest on bardzo młody…

Antares i Słońce

Antares A jest w stadium rozdymania się, który poprzedza fazę kolapsowania, zakończonej finalna eksplozją Supernowej, powstaniem mgławicy powybuchowej à la Mgławica Krab (M-1, NGC 1952) i wirującego wściekle pulsara. Będzie to wybuch Supernowej typu Ia.

Cyfrowy obraz Betelgezy

Betelgeuse


Drugą gwiazdą, która może wybuchnąć jako Supernowa jest Betelgeuse (Betelgeza, α Ori – Alfa Oriona) w konstelacji Oriona. Odległa jest od nas o ok. 640-820 ly. Jest to czerwony nadolbrzym o klasie widmowej M1-2 Ia-Iab i masie 18 razy większej od masy Słońca. Temperatura na jej powierzchni wynosi ok. 3500 K. Jej wiek wynosi 8-8,5 mln lat, a zatem jest to gwiazda młoda. Gdyby znajdowała się w Układzie słonecznym, jej fotosfera znalazłaby się na orbicie Jowisza!

Podobnie jak nasze Słońce Betelgeza jest singielką. Nie posiada układu planetarnego i – podobnie jak Antares – umrze w potwornej eksplozji. Będzie to – jak dotąd – najbliższa Słońcu eksplozja Supernowej, jak dotąd bliską była Supernowa Keplera (SN 1604) w odległości 20.000 ly. Przemiana Betelgezy w Supernową ma nastąpić w ciągu najbliższych 100.000 lat – w geologicznej skali to bardzo szybko…


Czy musimy się ich obawiać? Raczej nie, bowiem nie zapominajmy o tym, że eksplozje te, acz potworne, będą od nas oddalone i nie są w stanie nam zaszkodzić. Promieniowanie rozprasza się do sześcianu w kwadracie odległości, więc nam się dostanie jakaś minimalna jego część, bez znaczenia. Tylko że Supernowe te będą widzialne w dzień, a w nocy ich jasność będzie wyższa niż Księżyca w pełni czyli powyżej -12,71 mag. W przypadku Betelgeuse będzie to wybuch Supernowej typu II i pozostanie po niej tylko pulsar i mgławica poeksplozyjna. W obu przypadkach wybuchy te dadzą początek nowym gwiazdom i nowym planetom, i być może – a właściwie na pewno – nowemu życiu.



Gamma-laser ze Strzelca


Poza tymi dwoma gwiazdami, potencjalnymi Supernowymi są gwiazdy takie, jak: η-Car (Eta Kilu) błękitny supergigant o masie 100-150 razy większej od Słońca, jedna z największych i najmasywniejszych gwiazd w Galaktyce, odległa o 7500 ly i IK Pegasi (HR 8210) w konstelacji Pegaza, która znajduje się zaledwie 150 ly od Słońca, ale jej masa wynosi już 1,65 masy Słońca, a zatem leży poza tzw. granicą Chandrasekhara – 1,44 masy słonecznej, a zatem może przemienić się w Supernową typu Ia.

Jednakże najbardziej groźną z tych wszystkich gwiazd jest odległa o 8000 ly gwiazda WR 104 w Strzelcu. I to jej należy się obawiać. Ma ona masę 25 Słońc i typ widmowy WCv+ (gwiazda Wolfa-Reyeta, węglowa). Dlaczego jest aż tak niebezpieczna? Ano dlatego, że może się zmienić w Supernową, a może nawet w Hipernową. Sama eksplozja nie jest dla nas groźna, groźny jest dżet promieniowania γ, który zostanie wystrzelony z bieguna eksplodującej gwiazdy w kierunku Układu Słonecznego.

Obliczono, że taki dżet w sumie jest bardzo ściśniętą, skolimowaną jak w laserze wiązką wysokoenergetycznego promieniowania γ, które praktycznie nie ulega rozpraszaniu nawet na kosmicznych dystansach i cały czas zachowuje swą morderczą siłę. O czymś podobnym, ale w mniejszej skali, marzą wszystkie świry pragnący przenieść wojnę w Kosmos. Zainteresowanych odsyłam do prac prof. dr inż. Zbigniewa Schneigerta na temat Wojen Gwiezdnych, w których opisuje te chore projekty.

Najprawdopodobniej Ziemia już przeżyła coś takiego w swej dalekiej Przeszłości – na granicy Ordowiku i Syluru, jakieś 438 MA temu. Trafienie Ziemi dżetem promieniowania γ skończyło się Epizodem Wielkiego Wymierania na granicy O/S i było to jedno z największych Wielkich Wymierań.
Co się wtedy stało? Strumień promieniowania γ uderzył w ziemską atmosferę powodując zanik warstwy ozonowej, co z kolei spowodowało kaskadę zabójczego promieniowania UV ze Słońca. Na lądach życia nie było, ale oberwało się wszystkim istotom żywym żyjącym w strefie przypowierzchniowej Wszechoceanu do 30 m głębokości. I to nawet nie promieniowaniem, ale kwaśnymi deszczami, które powstały w efekcie połączenia się tlenków azotu z parą wodną. Promieniowanie γ spowodowało ich syntezę w atmosferze naszej planety, a potem spadły one w postaci deszczów kwasu azotowego z letalnym skutkiem – przede wszystkim dla fitoplanktonu. To uderzyło we wszystkie łańcuchy troficzne z jedynym możliwym skutkiem – wyginięcia 85% gatunków czyli 100 rodzin, które nie potrafiły się do tego przystosować… Wyginęły zupełnie trylobity, graptolity i konodonty, zaś mszywioły i ramienionogi wyszły z tego znacznie poszkodowane. Strach pomyśleć, co wydarzyłoby się dzisiaj, gdyby taki dżet uderzył w naszą planetę! Najgorsze jest to, że zobaczylibyśmy go dopiero, gdyby zaczął oddziaływać na Ziemię! Poruszające się z v = c promienie γ zobaczylibyśmy dopiero wtedy, gdyby do nas doleciały – i nie wcześniej! Podobnie jest z materią dżetu pochodzącą z umarłej Supernowej. Materia ta przemieszcza się z v = 99,99% c, więc na ostrzeżenie pozostałoby za mało czasu…

Obliczono, że taka sekwencja wydarzeń może mieć miejsce raz na 500 mln lat, a zatem czasu zostało niewiele do ponownego śmiercionośnego strzału z takiego gamma-lasera! W porównaniu z innymi zagrożeniami, to jest najgorsze z możliwych, bo nie dość że niewidzialne, to na dodatek niewykrywalne – przynajmniej na razie…