Quando a Terra será tomada por uma explosão de raios gama e por que todas as coisas vivas morrerão

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Como Plait escreve em Death From Above, uma explosão de raios gama é o evento mais impressionante desde o Big Bang. Nenhuma explosão repete outra, mas todas surgem devido a catástrofes de escala galáctica: quando estrelas muito grandes morrem, cessam de "queimar" e colapsam sob a influência de sua própria gravidade ou, presumivelmente, devido à colisão de duas estrelas de nêutrons (objetos do tamanho de uma cidade, mas com massa, como um ou dois sóis).

Nesses casos, a energia é ejetada não uniformemente em todas as direções, mas em feixes direcionados. Este evento é tão grandioso que às vezes pode ser visto a olho nu por bilhões (!) De anos-luz. O que acontecerá se esse feixe atingir a Terra?

Vamos supor que o GRB aconteceu muito próximo: 100 anos-luz de distância. Mesmo a uma distância tão próxima, o diâmetro do feixe de explosão de raios gama seria gigantesco, 80 trilhões de km. Isso significa que toda a Terra, todo o sistema solar seriam engolidos por ela, como uma pulga da areia capturada por um tsunami.

Felizmente, os GRBs têm vida relativamente curta, então o feixe nos atingirá em menos de um segundo a vários minutos. A explosão média dura cerca de dez segundos.

Isso não é muito em comparação com a rotação da Terra, então o feixe atingiria apenas um hemisfério. O segundo hemisfério seria relativamente seguro … pelo menos por algum tempo. As consequências mais terríveis seriam em locais diretamente abaixo da explosão de raios gama (onde a erupção seria visível diretamente acima, no zênite), e mínimas onde a erupção seria visível no horizonte. Mas mesmo assim, como veremos, nenhum lugar na Terra seria completamente seguro.

A energia desenfreada que seria despejada na Terra é avassaladora. Isso é mais do que os piores pesadelos da Guerra Fria: é como detonar uma bomba nuclear de um megaton do lado de uma explosão de raios gama a cada 2,5 km2 do planeta. Isso (provavelmente) não é suficiente para fazer os oceanos ferver ou para arrancar a atmosfera da Terra, mas a destruição estaria além da compreensão.

Lembre-se de que tudo isso vem de um objeto localizado a uma distância de 900 trilhões de km.

Qualquer um que olhe para o céu no momento do flash pode ficar cego, embora o pico de brilho na faixa visível provavelmente só seja alcançado depois de alguns segundos - o suficiente para recuar e virar as costas. Não que isso tenha ajudado muito.

Aqueles que naquele momento seriam pegos na rua teriam grandes problemas. Mesmo se eles não tivessem sido queimados pelo calor - e teriam sido - eles teriam recebido instantaneamente uma queimadura fatal de um enorme fluxo de radiação ultravioleta. A camada de ozônio seria literalmente destruída instantaneamente, e a radiação ultravioleta da explosão de raios gama e do Sol atingiria livremente a superfície da Terra, tornando-a, assim como os oceanos, estéril a uma profundidade de vários metros.

E isso é apenas da radiação ultravioleta e do calor. Parece cruel até mesmo mencionar os efeitos muito, muito piores da exposição aos raios gama e raios-X.

Em vez disso, vamos divagar um pouco. Explosões de raios gama são incrivelmente raras. Embora provavelmente ocorram várias vezes ao dia em algum lugar do universo, o próprio universo é muito grande. Atualmente, a probabilidade de que um deles ocorra a uma distância de 100 anos-luz de nós é zero. Perfeito, zero absoluto. Não há absolutamente nenhuma estrela perto de nós que poderia, em princípio, gerar uma explosão de raios gama. O candidato a supernova mais próximo está mais longe, e os GRBs são muito mais raros do que as supernovas.

Sentir-se melhor? OK. Agora vamos tentar uma abordagem mais realista. Qual é o candidato mais próximo para fontes de burst de raios gama?

No céu do hemisfério sul, há uma estrela comum a olho nu. É chamada de Eta Carinae, ou simplesmente Eta, uma estrela fraca em uma multidão de estrelas mais brilhantes. No entanto, sua luz fraca é enganosa, escondendo sua fúria por trás disso. Na verdade, está a cerca de 7.500 anos-luz de distância - na verdade, a estrela mais distante que pode ser vista a olho nu.

A própria estrela (na verdade, Eta pode ser um sistema binário, duas estrelas orbitando uma a outra. O material ao redor da estrela fornece tanto brilho e interferência que os astrônomos ainda não estão cem por cento seguros) é um monstro: sua massa pode ser 100 vezes a massa do Sol ou mais, e emite 5 milhões de vezes mais energia do que o Sol - em um segundo ele emite tanta luz quanto o Sol emitirá em dois meses. De vez em quando, Eta tem espasmos e expele uma grande quantidade de matéria. Em 1843, ela teve um ataque tão violento que se tornou a segunda estrela mais brilhante do céu, mesmo a uma distância tão grande. Ele jogou fora quantidades gigantescas de matéria em mais de dez vezes a massa do Sol a velocidades superiores a 1,5 milhão de km / h. Hoje vemos as consequências dessa explosão na forma de duas enormes nuvens de matéria divergente, semelhante ao tiro de um canhão espacial. Esse evento foi quase tão poderoso quanto a supernova.

Eta tem todas as características de um GRB iminente. Certamente explodirá como uma supernova, mas não se sabe se será uma explosão de raios gama do tipo hipernova ou não. Também deve ser notado que se ele explodir e emitir uma explosão de raios gama, a orientação deste sistema é tal que o feixe não atingirá a Terra. Podemos determinar isso a partir da geometria das nuvens de gás ejetadas durante a apreensão de 1843: as porções do gás em expansão são inclinadas em relação a nós em um ângulo de cerca de 45 °, e quaisquer explosões de raios gama seriam direcionadas ao longo desse eixo. Deixe-me explicar mais especificamente: a curto ou mesmo médio prazo, a explosão de raios gama de Eta ou de outro lugar não nos ameaça.

Mas ainda é interessante refletir sobre "e se". E se o Eta nos visasse e se transformasse em uma hipernova? O que aconteceria então?

Novamente, nada de bom. Apesar do fato de que não chegaria nem perto do brilho do Sol, seria tão brilhante quanto a Lua, ou até dez vezes mais brilhante. Você não podia olhar para ele sem apertar os olhos, mas o brilho duraria apenas alguns segundos ou minutos, então provavelmente não haveria nenhum dano a longo prazo aos ciclos de vida da flora ou da fauna.

O feixe ultravioleta seria intenso, mas breve. Pessoas ao ar livre experimentariam queimaduras moderadas de sol, mas provavelmente não haverá aumento estatisticamente significativo na incidência de câncer de pele no futuro.

Mas com raios gama e raios-X, a situação é completamente diferente. A atmosfera da Terra absorveria esses tipos de radiação e as consequências seriam muito piores do que no caso de uma supernova próxima.

A consequência mais direta seria um poderoso pulso eletromagnético, muito mais poderoso do que o gerado no Havaí durante os testes nucleares do dispositivo Starfish Prime. Neste caso, EMP (pulso eletromagnético - aproximadamente TASS) destruiria instantaneamente qualquer dispositivo eletrônico não blindado naquele hemisfério da Terra, que fosse direcionado para a explosão. Computadores, telefones, aviões, carros, qualquer objeto com eletrônicos parariam de funcionar. Isso também se aplica a sistemas de energia: correntes enormes seriam injetadas nas linhas de energia, causando uma sobrecarga. As pessoas ficariam sem eletricidade e sem nenhum meio de comunicação de longa distância (o equipamento de todos os satélites teria queimado com a radiação gama de qualquer maneira). Isso não seria apenas um incômodo, pois significaria que hospitais, bombeiros e outros serviços de emergência também ficariam sem eletricidade.

Mas, como veremos em um momento, podemos não precisar de serviços de emergência …

As consequências para a atmosfera terrestre seriam graves. Os cientistas estão estudando esta situação de perto. Usando os mesmos modelos descritos no Capítulo 3, e assumindo que o GRB se originou na distância de Eta, eles determinaram quais seriam as consequências. E essas consequências não são nada encorajadoras.

A camada de ozônio seria duramente atingida. Os raios gama da explosão destruiriam completamente as moléculas de ozônio. A camada de ozônio em todo o mundo seria reduzida em uma média de 35% e, em algumas regiões selecionadas, seria reduzida em mais de 50%. Isso é incrivelmente prejudicial em si mesmo - lembre-se, nossos problemas atuais de ozônio são causados por um declínio relativamente pequeno, de apenas 3% ou mais.

As consequências disso são de longo prazo e podem durar anos - mesmo depois de cinco anos, a camada de ozônio pode permanecer 10% mais fina. Durante esse tempo, a radiação ultravioleta do Sol seria mais intensa na superfície da Terra. Os microorganismos que formam a espinha dorsal da cadeia alimentar são muito sensíveis a ele. Muitos morreriam, levando à eventual extinção de outras espécies no topo da cadeia alimentar.

Para piorar, o dióxido de nitrogênio marrom-avermelhado gerado pela explosão de raios gama de Eta Carina (ver Capítulos 2 e 3) reduziria significativamente a quantidade de luz solar que atinge a Terra.

As consequências exatas disso são difíceis de determinar, mas parece provável que uma diminuição na quantidade de luz solar em toda a Terra em até mesmo alguns por cento (o dióxido de nitrogênio se espalharia por toda a atmosfera) levaria a um resfriamento significativo da Terra e poderia, presumivelmente, se tornar um fator inicial para a idade do gelo.

Além disso, haveria ácido nítrico suficiente na mistura química que representaria a chuva ácida e, teoricamente, isso teria consequências devastadoras para o meio ambiente.

Em seguida, há um problema com partículas subatômicas (raios cósmicos) da explosão. Que dano teria sido causado por eles não é conhecido especificamente. Mas, como discutimos nos Capítulos 2 e 3, as partículas de alta energia podem ter uma ampla variedade de consequências na Terra. Uma explosão de raios gama a 7.500 anos-luz de distância enviaria um grande número de partículas subatômicas para a nossa atmosfera, e elas voariam a uma velocidade ligeiramente menor que a da luz. Poucas horas depois do aparecimento da explosão, eles já teriam surgido em nossa atmosfera, despejando uma chuva de múons. Constantemente observamos múons chegando do espaço, mas em pequenas quantidades. No entanto, um GRB próximo geraria uma massa de múons. Um grupo de astrônomos calculou que até 46 bilhões de múons por cm2 cairiam na superfície da Terra em todo o hemisfério de explosão. Algo que você obtém disso, então lembre-se de que uma explosão próxima de radiação gama é ruim - nota do autor). Parece que isso é muito - bem, sim, é. Essas partículas cairiam em cascata do céu e seriam absorvidas por qualquer coisa que se interpusesse em seu caminho. Considerando o quão bem os tecidos do corpo podem absorver múons, os astrônomos que realizaram o cálculo descobriram que uma pessoa desprotegida receberia uma dose de radiação dezenas de vezes maior do que a dose letal. Esconder não vai ajudar muito: os múons podem penetrar na água a uma profundidade de quase 2 km e até 800 m nas rochas! Portanto, quase toda a vida na Terra seria afetada.

Portanto, a destruição da camada de ozônio não seria um grande problema. Quando isso se tornou um problema, a maioria dos animais e plantas da Terra já estaria morta há muito tempo.

Este é o cenário de pesadelo descrito no início deste capítulo. No entanto, antes de começar a entrar em pânico, lembre-se: a possível explosão de raios gama do Eta Carina certamente não será direcionada em nossa direção. Mas antes de terminarmos, direi que existe outro possível progenitor da explosão de raios gama, que precisamos lembrar. É chamado de WR 104 e, coincidentemente, está quase à mesma distância de nós que o Eta. WR 104 é um sistema binário, uma das estrelas do qual é uma fera enorme e inchada que se aproxima do fim de sua vida. Ele pode explodir, emitindo uma explosão de raios gama, e pode ser mais ou menos apontado para nós, mas ambas as suposições são imprecisas. Com toda certeza, esse monstro também não nos ameaça, mas vale a pena mencionar.