Мы — дети апокалипсиса: почему без смертельных гамма-всплесков и взрывов существование человека было бы невозможно

Ночное небо кажется спокойным, но за этой тишиной скрываются процессы такого масштаба, что они способны уничтожить планету за доли секунды. В галактике и за ее пределами регулярно происходят выбросы энергии колоссальной мощности. Обычно нас от них защищают расстояния. Космос огромен, и даже самые мощные вспышки на таких дистанциях выглядят как слабое свечение. Прямое воздействие на Землю случается крайне редко и, как правило, не приводит к катастрофическим последствиям. Но полностью безопасными эти процессы назвать нельзя.

Опасность всегда зависит от 2 факторов: мощности события и расстоянии до него. Чем сильнее выброс, тем дальше он может оказать влияние. Если выстроить эти явления по уровню разрушительного потенциала, картина выглядит тревожно.

Самые близкие к нам источники таких процессов находятся в пределах Солнечной системы. Солнце периодически выбрасывает энергию, накопленную в его магнитном поле. Это происходит в виде солнечных вспышек и корональных выбросов массы. Первые представляют собой локальные взрывы на поверхности звезды, вторые охватывают огромные объемы плазмы и распространяются в космосе. Оба типа событий сопровождаются потоками высокоэнергетических частиц, которые могут ударять по магнитосфере Земли, вызывать сбои в электросетях, повреждение спутников и нарушения связи. Побочный эффект этих процессов более безобидный и очень зрелищный: полярные сияния.

В 2003 году была зафиксирована самая мощная солнечная вспышка из всех, которые удалось напрямую измерить. За несколько часов она высвободила столько энергии, сколько Солнце излучает примерно за одну пятую секунды. В физических масштабах это эквивалент одновременного взрыва около 17 миллиардов ядерных зарядов мощностью по одной мегатонне. Этого недостаточно, чтобы уничтожить планету, но по земным меркам это событие колоссального масштаба. Подобные вспышки редки и не всегда направлены в сторону Земли, но их потенциальные последствия воспринимаются всерьез.

Дальше начинаются процессы, которые уже выходят далеко за рамки солнечной активности. Некоторые звезды умирают относительно спокойно, но другие заканчивают жизнь гораздо более бурно.

Белый карлик представляет собой плотное ядро звезды, похожей на Солнце, которое осталось после сброса внешних оболочек. Это чрезвычайно компактный объект с огромной гравитацией. Если рядом находится обычная звезда, белый карлик может перетягивать на себя вещество. Когда на его поверхности накапливается достаточное количество материи, начинается термоядерная реакция, и происходит вспышка, называемая новой. В момент взрыва выделяется энергия, сопоставимая с тем, что Солнце излучает за сотни лет. Существуют и повторяющиеся новые, которые могут вспыхивать многократно, иногда миллионы раз.

Гораздо более разрушительными можно считать сверхновые. Они возникают при гибели массивных звезд, когда ядро коллапсирует и выбрасывает в пространство огромное количество вещества. За доли секунды наружу вылетают массы материи со скоростями, близкими к скорости света. Общая энергия взрыва в миллионы раз превышает мощность новой и может на короткое время превзойти светимость целой галактики, состоящей из миллиардов звезд. Похожий сценарий возможен и с белым карликом, если накопленного вещества становится так много, что взрыв разрывает саму звезду.

Опасное расстояние для сверхновой оценивается примерно в 160 световых лет. События такого масштаба происходят нечасто, но следы близких взрывов уже находили на Земле. В океанических отложениях обнаружены радиоактивные элементы, которые образуются только при взрывах сверхновых. Это означает, что миллионы лет назад подобное событие произошло достаточно близко, чтобы на планету выпали сотни тонн слаборадиоактивного вещества. Для жизни это не стало фатальным, но сам факт показывает, что такие процессы способны оказывать влияние на Землю с расстояний в сотни триллионов километров.

В декабре 2004 года Земля снова испытала воздействие мощного космического события. Поток энергии нарушил магнитное поле планеты и увеличил ионизацию атмосферы. Источником оказался магнетар, сверхплотная нейтронная звезда с чрезвычайно сильным магнитным полем, расположенная примерно в 50 тысячах световых лет. Эти объекты представляют собой массу, сопоставимую с массой Солнца, сжатую до размеров крупного города. Время от времени на их поверхности происходят звездотрясения, при которых вещество смещается всего на сантиметры. Но из-за огромной плотности и гравитации даже такие микросдвиги сопровождаются выбросами энергии в виде гамма- и рентгеновского излучения. В данном случае событие произошло на другом конце галактики, что и спасло нас от серьезных последствий.

Черные дыры тоже входят в этот список. При некоторых сверхновых образуются черные дыры звездной массы, а их рождение может сопровождаться гамма-всплесками. В этих случаях энергия, сопоставимая со взрывом сверхновой, не рассеивается во все стороны, а уходит в виде узконаправленных пучков излучения. Такие всплески опасны даже на расстояниях в тысячи световых лет. Один из них, GRB 080319B, произошел на дистанции около 7,5 миллиарда световых лет, но был на короткое время виден невооруженным глазом.

Иногда звезды подходят слишком близко к массивным черным дырам и разрываются под действием приливных сил. Эти события тоже сопровождаются выбросами энергии, сравнимыми со сверхновыми. Все подобные наблюдения на данный момент фиксировались в далеких галактиках.

Самые мощные процессы связаны со слиянием сверхмассивных черных дыр. Это происходит при столкновении галактик, когда их центральные черные дыры постепенно сближаются и объединяются. В момент слияния около 10% их массы превращается в энергию. При объединении объектов массой в миллиард солнечных каждая выделяется столько энергии, сколько Солнце излучило бы за триллионы триллионов лет. Эти выбросы распространяются в виде гравитационных волн, которые не видны в электромагнитном спектре и слабеют с расстоянием. Именно поэтому такие события трудно зафиксировать напрямую и происходят они, как правило, на расстояниях в миллиарды световых лет.

Все это выглядит как цепочка непрерывных катастроф, но у этих процессов есть и другая сторона. Взрывы звезд создают тяжелые элементы, такие как железо и кальций, которые затем рассеиваются в космосе и становятся строительным материалом для новых планет и живых организмов. Те же сверхновые сжимают окружающий газ и запускают рождение новых звезд. Даже активность черных дыр может участвовать в формировании новых структур.

Космические взрывы разрушают старые объекты, но одновременно формируют среду для появления новых. Это не философский вывод, а физический факт, зафиксированный в астрофизике: без этих процессов не существовало бы ни планет, ни химических элементов, ни самой возможности сложной материи во Вселенной.