Околоземная сверхновая
— Околоземная сверхновая это взрыв, возникающий в результате гибели звезды , которая происходит достаточно близко к Земле (примерно менее чем от 10 до 300 парсеков [от 30 до 1000 световых лет ] от Земли). [2] Земли ), чтобы оказать заметное воздействие на биосферу .
По оценкам, сверхновых за последние 11 миллионов лет в пределах 300 пк Земли произошло 20 взрывов . Ожидается, что взрывы сверхновых типа II будут происходить в активных областях звездообразования, при этом 12 таких OB-ассоциаций расположены в пределах 650 пк от Земли. В настоящее время существует шесть кандидатов в околоземные сверхновые в радиусе 300 пк. [3]
Воздействие на Землю [ править ]
В среднем взрыв сверхновой происходит в пределах 10 парсеков (33 световых лет) от Земли каждые 240 миллионов лет. [ нужна ссылка ] Гамма-лучи ответственны за большинство неблагоприятных последствий, которые сверхновая может оказать на живую планету земной группы . В случае Земли гамма-лучи вызывают радиолиз двухатомных N 2 и O 2 в верхних слоях атмосферы , превращая молекулярный азот и кислород в оксиды азота , истощая озоновый слой настолько, что поверхность подвергается вредному солнечному и космическому излучению (в основном ультрафиолетовому). . Особенно пострадают фитопланктон и рифовые сообщества, что может серьезно истощить основу морской пищевой цепи. [4] [5]
Исторически сложилось так, что близлежащие сверхновые могли повлиять на биоразнообразие жизни на планете. Геологические данные предполагают, что близлежащие события сверхновых привели к увеличению количества космических лучей , что, в свою очередь, привело к более прохладному климату. Большая разница температур между полюсами и экватором создала более сильные ветры, усилила перемешивание океана и привела к переносу питательных веществ на мелководье вдоль континентальных шельфов . Это привело к увеличению биоразнообразия. [6] [7]
Оденвальд [8] обсуждает возможные последствия сверхновой Бетельгейзе на Земле и на космические путешествия человека, особенно эффекты потока заряженных частиц, которые достигнут Земли примерно на 100 000 лет позже, чем первоначальный свет и другое электромагнитное излучение, произведенное взрывом.
Риск по типу сверхновой [ править ]
Кандидаты в пределах 300 шт. [3] Обозначение звезды Расстояние
(ПК)Масса
( M ☉ )я пегас 46 1.65/1.15 Спика 80 10.25/7.0 Альфа Волк 141 10.1 Бетельгейзе 125-168.1 14–19 Антарес 169 12.4/10 Ригель 264 18
Спекуляции относительно воздействия ближайшей сверхновой на Землю часто фокусируются на крупных звездах как кандидатах в сверхновые второго типа . Несколько выдающихся звезд в радиусе нескольких сотен световых лет от Солнца являются кандидатами на то, чтобы стать сверхновыми всего за 1000 лет. Хотя они были бы чрезвычайно заметны, если бы эти «предсказуемые» сверхновые произошли, считается, что они не представляют особой угрозы для Земли.
Подсчитано, что сверхновая типа II на расстоянии ближе восьми парсеков (26 световых лет) разрушит более половины озонового слоя Земли. [9] Такие оценки основаны на атмосферном моделировании и измеренном потоке излучения от SN 1987A , сверхновой типа II в Большом Магеллановом Облаке . Оценки скорости появления сверхновых в пределах 10 парсеков Земли варьируются в пределах 0,05–0,5 на миллиард лет. [5] до 10 на миллиард лет. [10] Некоторые исследования предполагают, что сверхновые концентрируются в спиральных рукавах галактики и что взрывы сверхновых вблизи Солнца обычно происходят в течение примерно 10 миллионов лет, в течение которых Солнце проходит через одну из этих областей. [9] Примерами относительно близких сверхновых являются остаток сверхновой Вела ( около 800 лет назад, около 12 000 лет назад) и Геминга ( около 550 лет назад, около 300 000 лет назад).
Сверхновые типа Ia считаются потенциально наиболее опасными, если они происходят достаточно близко к Земле. Поскольку сверхновые типа Ia возникают из тусклых обычных звезд- белых карликов , вполне вероятно, что сверхновая, которая может повлиять на Землю, произойдет непредсказуемо и произойдет в звездной системе, которая недостаточно изучена. Ближайший известный кандидат — IK Pegasi . [11] Однако в настоящее время предполагается, что к тому времени, когда он сможет стать угрозой, его скорость относительно Солнечной системы унесет IK Pegasi на безопасное расстояние. [9]
Прошлые события [ править ]
Данные дочерних продуктов короткоживущих радиоактивных изотопов показывают, что близлежащая сверхновая помогла определить состав Солнечной системы 4,5 миллиарда лет назад и, возможно, даже спровоцировала формирование этой системы. [12] Производство тяжелых элементов сверхновыми в течение астрономических периодов времени в конечном итоге сделало возможной химию жизни на Земле.
Прошлые сверхновые можно было обнаружить на Земле по сигнатурам изотопов металлов в пластах горных пород . Впоследствии сообщили об обогащении железом-60 в глубоководных породах Тихого океана исследователи из Технического университета Мюнхена . [13] [14] [15] Двадцать три атома этого изотопа железа были обнаружены в верхних 2 см коры (этот слой соответствует временам от 13,4 миллиона лет назад до настоящего времени). [15] Подсчитано, что сверхновая должна была произойти за последние 5 миллионов лет, иначе она должна была произойти очень близко к Солнечной системе, чтобы объяснить такое количество железа-60, которое все еще находится здесь. Сверхновая, появившаяся так близко, вероятно, вызвала бы массовое вымирание, чего не произошло в тот период времени. [16] Количество железа, кажется, указывает на то, что сверхновая находилась на расстоянии менее 30 парсеков. С другой стороны, авторы оценивают частоту сверхновых на расстоянии меньше D (при достаточно малом D ) примерно ( D /10 пк ). 3 в миллиард лет, что дает вероятность возникновения сверхновой в радиусе 30 пк за последние 5 миллионов лет всего лишь около 5%. Они отмечают, что вероятность может быть выше, поскольку Солнечная система входит в рукав Ориона Млечного Пути. В 2019 году группа из Мюнхена обнаружила в поверхностном снегу Антарктики межзвездную пыль возрастом не более 20 лет, которую они относят к Местному межзвездному облаку . Обнаружение межзвездной пыли в Антарктиде было осуществлено путем измерения содержания радионуклидов Fe-60 и Mn-53 с помощью высокочувствительной ускорительной масс-спектрометрии , где Fe-60 снова является явным признаком недавнего происхождения околоземной сверхновой. [17]
Гамма-всплески от «опасно близких» взрывов сверхновых происходят два или более раз в миллиард лет, и это было предложено как причина вымирания в конце ордовика , которое привело к гибели почти 60% океанической жизни на Земле. [18] Множественные сверхновые в скоплении умирающих звезд-гипергигантов, которые произошли в быстрой последовательности в астрономических и геологических временных масштабах, также были предложены в качестве триггера для множественных импульсов позднедевонского вымирания , в частности, события Хангенберга в конце девона. [19]
В 1998 году остаток сверхновой , RX J0852.0-4622 , был обнаружен перед (очевидно) более крупным остатком сверхновой Вела . [20] Независимо были обнаружены исходящие от него гамма-лучи распада титана-44 ( период полураспада около 60 лет), [21] показывает, что он, должно быть, взорвался совсем недавно (возможно, около 1200 года), но исторических записей об этом нет. Расстояние до нее является спорным, но некоторые ученые на основании потока гамма- и рентгеновских лучей утверждают, что остаток сверхновой находится на расстоянии всего 200 парсеков (650–700 световых лет ). [22] Если это так, то его появление 800 лет назад является статистически неожиданным событием, поскольку, по оценкам, сверхновые на расстоянии менее 200 парсеков происходят менее одного раза в 100 000 лет. [15]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Каплан, Д.Л.; Чаттерджи, С.; Генслер, Б.М.; Андерсон, Дж. (2008). «Точное правильное движение краба-пульсара и сложность проверки выравнивания спин-удара молодых нейтронных звезд». Астрофизический журнал . 677 (2): 1201–1215. arXiv : 0801.1142 . Бибкод : 2008ApJ...677.1201K . дои : 10.1086/529026 . S2CID 17840947 .
- ^ Джошуа Сокол (14 января 2016 г.). «Что, если самая яркая сверхновая в истории взорвалась на заднем дворе Земли?» . Атлантика .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Файерстоун, РБ (июль 2014 г.). «Наблюдение 23 сверхновых, взорвавшихся на расстоянии <300 пк от Земли за последние 300 тыс. лет» . Астрофизический журнал . 789 (1): 11. Бибкод : 2014ApJ...789...29F . дои : 10.1088/0004-637X/789/1/29 . 29.
- ^ Эллис, Дж.; Шрамм, Д.Н. (1993). «Мог ли взрыв сверхновой поблизости вызвать массовое вымирание?» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 92 (1): 235–8. arXiv : hep-ph/9303206 . Бибкод : 1995PNAS...92..235E . дои : 10.1073/pnas.92.1.235 . ПМК 42852 . ПМИД 11607506 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Уиттен, Р.К.; Боруки, WJ; Вулф, Дж. Х.; Куцци, Дж. (1976). «Влияние близлежащих взрывов сверхновых на атмосферный озон». Природа . 263 (5576): 398–400. Бибкод : 1976Natur.263..398W . дои : 10.1038/263398a0 . S2CID 4154916 .
- ^ Петерсен, Кэролин Коллинз (22 марта 2023 г.). «Помогли ли сверхновые сделать жизнь более разнообразной?» . Вселенная сегодня . Проверено 23 марта 2023 г.
- ^ Свенсмарк, Хенрик (16 марта 2023 г.). «Постоянное влияние сверхновых на биоразнообразие в фанерозое» . Экология и эволюция . 13 (3). Интернет-библиотека Wiley: e9898. Бибкод : 2023EcoEv..13E9898S . дои : 10.1002/ece3.9898 . ПМК 10019915 . ПМИД 36937070 . е9898.
- ^ Оденвальд, Стен (06 декабря 2017 г.). «Сверхновая Бетельгейзе» . Хаффингтон Пост . Проверено 21 апреля 2020 г.
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Герелс, Н.; и др. (2003). «Разрушение озона из-за близлежащих сверхновых». Астрофизический журнал . 585 (2): 1169–1176. arXiv : astro-ph/0211361 . Бибкод : 2003ApJ...585.1169G . дои : 10.1086/346127 . S2CID 15078077 .
- ^ Кларк, Д.Х.; МакКри, Вашингтон; Стивенсон, Франция (1977). «Частота близлежащих сверхновых, климатические и биологические катастрофы». Природа . 265 (5592): 318–319. Бибкод : 1977Natur.265..318C . дои : 10.1038/265318a0 . S2CID 4147869 .
- ^ Гарлик, М. (март 2007 г.). «Угроза сверхновой» . Небо и телескоп . 113 (3): 3.26. Бибкод : 2007S&T...113c..26G .
- ^ Тейлор, Дж.Дж. (21 мая 2003 г.). «Запуск формирования Солнечной системы» . Планетарные научные исследования . Проверено 20 октября 2006 г.
- ^ Персонал (осень 2005 г.). «Исследователи обнаружили едва не промахнувшийся взрыв сверхновой» . Колледж свободных искусств и наук Университета Иллинойса . п. 17. Архивировано из оригинала 1 сентября 2006 г. Проверено 1 февраля 2007 г.
- ^ Knie, K.; et al. (2004). " 60 Аномалия железа в глубоководной марганцевой коре и последствия для близлежащего источника сверхновой». Physical Review Letters . 93 (17): 171103–171106. Bibcode : 2004PhRvL..93q1103K . doi : 10.1103/PhysRevLett.93.171103 . PMID 15525 065 .
- ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Филдс, Б.Д.; Эллис, Дж. (1999). «На глубоком океане 60 Fe как ископаемое околоземной сверхновой». New Astronomy . 4 (6): 419–430. arXiv : astro-ph/9811457 . Bibcode : 1999NewA....4..419F . doi : 10.1016/S1384- 99)00034-2 .S2CID . 2786806 1076 (
- ^ Филдс и Эллис, с. 10
- ^ Коул, Д.; и др., др. (2019). "Интерстеллар 60 Fe в Антарктиде». Письма о физическом обзоре . 123 (7): 072701. Бибкод : 2019PhRvL.123g2701K . doi : /PhysRevLett.123.072701 . hdl : 1885/298253 . PMID 31491090. 10.1103 S2CID 201868513 .
- ^ Мелотт, А.; и др. (2004). «Спровоцировал ли гамма-всплеск массовое вымирание в конце ордовика?». Международный журнал астробиологии . 3 (2): 55–61. arXiv : astro-ph/0309415 . Бибкод : 2004IJAsB...3...55M . дои : 10.1017/S1473550404001910 . S2CID 13124815 .
- ^ Филдс, Брайан Д.; Мелотт, Адриан Л.; Эллис, Джон; Эртель, Адриенн Ф.; Фрай, Брайан Дж.; Либерман, Брюс С.; Лю, Чжэнхай; Миллер, Джесси А.; Томас, Брайан С. (18 августа 2020 г.). «Сверхновая вызывает вымирание в конце девона» . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 117 (35): 21008–21010. arXiv : 2007.01887 . Бибкод : 2020PNAS..11721008F . дои : 10.1073/pnas.2013774117 . ISSN 0027-8424 . ПМЦ 7474607 . ПМИД 32817482 .
- ^ Ашенбах, Б. (1998). «Открытие молодого остатка сверхновой». Природа . 396 (6707): 141–142. Бибкод : 1998Natur.396..141A . дои : 10.1038/24103 . S2CID 4426317 .
- ^ Июдин, А.Ф.; и др. (1998). «Выбросы от 44 Ti связан с ранее неизвестной галактической сверхновой». Nature . 396 (6707): 142–144. Bibcode : 1998Natur.396..142I . doi : 10.1038/24106 . S2CID 4430526 .
- ^ Ашенбах, Б. (1998). «Открытие молодого остатка сверхновой» (PDF) . Природа . 396 (6707): 141–142. Бибкод : 1998Natur.396..141A . дои : 10.1038/24103 . S2CID 4426317 .
