Groźne rozbłyski gamma

Rys. 1 Wizja artysty rozbłysku gamma bliskiego Ziemi. Źrodło: NASA.
Rozbłyski gamma (z ang. gamma-ray bursts, GRB) to bardzo energetyczne wybuchy promieniowania elektromagnetycznego i cząstek obserwowane w całym Wszechświecie. Z punktu widzenia statystycznego to tylko kwestia czasu, aby doszło do takiego zjawiska w Drodze Mlecznej. Naukowcy szacują,  że jeden błysk pojawia się w naszej Galaktyce co około 1-100 milionów lat.
Poprzednie badania dotyczące hipotetycznego wpływu GRB na Ziemię koncentrowały się na jonizacji atmosfery oraz ubytku warstwy ozonowej. W wyniku tego ostatniego życie na powierzchni Ziemi zostałoby narażone na setki razy silniejszą dawkę promieniowania UVB, które między innymi powoduje poparzenia słoneczne, mutacje, nowotwory i inne. Obecne badania, nie umniejszając problemu promieniowania UVB, skoncentrowały się na tzw. wtórnym promieniowaniu. Zmierzające w kierunku Ziemi wysokoenergetyczne fotony wyemitowane przez GRB mogą wygenerować kaskady cząstek wtórnych (m. in. mionów), które inicjowane są w górnych warstwach atmosfery i docierają do powierzchni planety. Oznacza to, że oprócz promieniowania UVB mieszkańcy Ziemi narażeni byliby na silny strumień wysokoenergetycznych cząstek, które również nie są obojętne dla życia.

Naukowcy z Indii i USA postanowili przyjrzeć się właśnie promieniowaniu wtórnemu, które może powstać w atmosferze Ziemi w wyniku pojawienia się GRB w naszej Galaktyce. W tym celu wyliczyli. przy pomocy symulacji Monte Carlo, ile mionów może zostać wyprodukowanych w atmosferze naszej planety, gdy fotony gamma o energiach około 10-100 GeV do nas dotrą (Rys. 2). Mając wyznaczony strumień mionów, naukowcy wyliczyli dawkę promieniowania na organizmy żywe i porównali go z akceptowanymi limitami promieniowania dla różnych form życia.

Wyliczenia pokazały, że dawka promieniowania pochodząca od mionów powstałych w atmosferze na średniej wielkości organizm (sześcian wody o boku 15 cm) wynosi między 0.11 µSv a 0.3 mSv (Sv to skrót od Siwert) w zależności od modelu GRB. Dla porównania 0.1 µSv to dawka promieniowania na jaką ludzie są narażeni spożywając banana, który jak każdy organizm żywy zawiera radioaktywne izotopy. Przy dawce 1 Sv u ludzi może wystąpić ostry zespół popromienny, natomiast śmiertelna dawka wynosi około  4-5 Sv. Oczywiście ilość akceptowalnej dawki promieniowania zależy od rozmiaru organizmu oraz rodzaju napromieniowanej tkanki. I tak insekty są bardziej odporne na promieniowanie niż ludzi, a niektóre mikroby mogą przeżyć poddane działaniu promieniowaniu o dawce nawet 15 kSv.

Najnowsze badania pokazują, że promieniowanie wtórne pochodzące od mionów w atmosferze Ziemi, które powstałyby w wyniku rozbłysku gamma w naszej galaktyce, nie stanowi dużego zagrożenia. Jedynie czego musimy się wówczas obawiać to ubytku warstwy ozonowej, w wyniku którego narażeni bylibyśmy na silne promieniowanie UVB.

Artykuł: Biological radiation dose from secondary particles in a Milky Way gamma ray burst, Atri et al. (2013)

Hubert Siejkowski | Źródło: astrobites.org

Liczba odsłon: 3138


Całkowita liczba mionów, które docierają do powierzchni Ziemi w funkcji energii fotonów wpadających do górnych warstw atmosfery przy założeniu liczby fotonów 10 milionów, których energia waha się w granicach 10-100 GeV. Źródło: Atri et al. (2013)