Wann die Erde von einem Gammablitz überrollt wird und warum alle Lebewesen sterben werden

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Wie Plait in Death From Above schreibt, ist ein Gammastrahlenausbruch das auffälligste Ereignis seit dem Urknall. Kein solcher Ausbruch wiederholt einen anderen, aber sie alle entstehen durch Katastrophen galaktischen Ausmaßes: wenn sehr große Sterne sterben, aufhören zu "brennen" und unter dem Einfluss ihrer eigenen Schwerkraft oder vermutlich durch die Kollision zweier Neutronensterne kollabieren (Objekte von der Größe einer Stadt, aber mit einer Masse, wie eine oder zwei Sonnen).

In solchen Fällen wird die Energie nicht gleichmäßig in alle Richtungen, sondern in gerichteten Strahlen abgegeben. Dieses Ereignis ist so grandios, dass es manchmal Milliarden (!) Lichtjahre lang mit bloßem Auge zu sehen ist. Was passiert, wenn ein solcher Strahl die Erde trifft?

Nehmen wir an, der GRB sei sehr nahe passiert: 100 Lichtjahre entfernt. Selbst bei so geringer Entfernung wäre der Durchmesser des Gammablitzstrahls gigantisch, 80 Billionen km. Dies bedeutet, dass die gesamte Erde, das gesamte Sonnensystem von ihr verschlungen würde, wie ein Sandfloh, der von einem Tsunami eingefangen wird.

Glücklicherweise sind GRBs relativ kurzlebig, sodass der Strahl uns in weniger als einer Sekunde bis mehreren Minuten trifft. Der durchschnittliche Burst dauert etwa zehn Sekunden.

Dies ist im Vergleich zur Erdrotation nicht lange, sodass der Strahl nur eine Hemisphäre treffen würde. Die zweite Hemisphäre wäre relativ sicher … zumindest für einige Zeit. Die schlimmsten Folgen wären an Orten direkt unterhalb des Gammastrahlenausbruchs (wo der Flare direkt über dem Kopf, im Zenit sichtbar wäre) und minimal, wo der Flare am Horizont sichtbar wäre. Aber dennoch, wie wir sehen werden, wäre kein Ort auf der Erde völlig sicher.

Die ungezügelte Energie, die auf die Erde geworfen würde, ist überwältigend. Dies ist mehr als die schlimmsten Albträume des Kalten Krieges: Es ist, als würde eine Atombombe von einer Megatonne von der Seite eines Gammastrahlenausbruchs über alle 2,5 km2 des Planeten gezündet. Dies ist (wahrscheinlich) nicht genug, um die Ozeane zum Kochen zu bringen oder die Atmosphäre von der Erde zu reißen, aber die Zerstörung wäre unvorstellbar.

Denken Sie daran, dass all dies von einem Objekt stammt, das sich in einer Entfernung von 900 Billionen km befindet.

Wer zum Zeitpunkt des Blitzens in den Himmel blickt, könnte erblinden, obwohl der Helligkeitsgipfel im sichtbaren Bereich wahrscheinlich erst nach wenigen Sekunden erreicht wäre – genug, um zusammenzuzucken und sich abzuwenden. Nicht dass es viel geholfen hätte.

Wer in diesem Moment auf der Straße erwischt worden wäre, hätte große Probleme gehabt. Selbst wenn sie nicht durch die Hitze verbrannt worden wären – und das wären sie gewesen – hätten sie sich sofort tödliche Verbrennungen durch einen riesigen Strom ultravioletter Strahlung zugezogen. Die Ozonschicht würde buchstäblich sofort zerstört und die UV-Strahlung sowohl des Gammablitzes als auch der Sonne würde ungehindert die Erdoberfläche erreichen und sie sowie die Ozeane bis zu einer Tiefe von mehreren Metern unfruchtbar machen.

Und das nur durch UV-Strahlung und Wärme. Es erscheint grausam, auch nur die viel, viel schlimmeren Auswirkungen der Exposition gegenüber Gamma- und Röntgenstrahlen zu erwähnen.

Lassen Sie uns stattdessen ein wenig abschweifen. Gammablitze sind unglaublich selten. Während sie höchstwahrscheinlich mehrmals täglich irgendwo im Universum vorkommen, ist das Universum selbst sehr groß. Derzeit ist die Wahrscheinlichkeit, dass einer von ihnen in einer Entfernung von 100 Lichtjahren von uns auftritt, null. Perfekt, absoluter Nullpunkt. Es gibt absolut keine Sterne in unserer Nähe, die im Prinzip einen Gammablitz erzeugen könnten. Der nächste Supernova-Kandidat ist weiter entfernt, und GRBs sind viel seltener als Supernovae.

Besser fühlen? Okay. Versuchen wir nun einen realistischeren Ansatz. Was ist der nächste Kandidat für Gammastrahlen-Burst-Quellen?

Am Himmel der Südhalbkugel befindet sich mit bloßem Auge ein unscheinbarer Stern. Es heißt Eta Carinae oder einfach Eta, ein schwacher Stern in einer Menge hellerer Sterne. Ihr schwaches Licht täuscht jedoch und verbirgt ihre Wut dahinter. Tatsächlich ist er etwa 7.500 Lichtjahre entfernt - tatsächlich der am weitesten entfernte Stern, der mit bloßem Auge gesehen werden kann.

Der Stern selbst (tatsächlich kann Eta ein Doppelsternsystem sein, zwei Sterne, die sich umkreisen. Das Material, das den Stern umgibt, gibt so viel Helligkeit und Interferenz, dass Astronomen immer noch nicht hundertprozentig sicher sind) ist ein Monster: Seine Masse kann 100 betragen mal die Masse der Sonne oder mehr, und sie emittiert 5 Millionen Mal mehr Energie als die Sonne - in einer Sekunde emittiert sie so viel Licht, wie die Sonne in zwei Monaten aussendet. Von Zeit zu Zeit hat Eta Krämpfe und sie spuckt riesige Mengen Materie aus. 1843 erlitt sie einen so heftigen Anfall, dass sie selbst aus so großer Entfernung der zweithellste Stern am Himmel wurde. Es schleuderte bei Geschwindigkeiten von über 1,5 Millionen km/h gigantische Mengen an Materie von mehr als der zehnfachen Sonnenmasse. Heute sehen wir die Folgen dieser Explosion in Form von zwei riesigen Wolken aus divergierenden Materie, ähnlich dem Schuss einer Weltraumkanone. Dieses Ereignis war fast so stark wie die Supernova.

Eta hat alle Kennzeichen eines bevorstehenden GRB. Es wird sicherlich wie eine Supernova explodieren, aber es ist nicht bekannt, ob es ein Gammastrahlenausbruch vom Typ Hypernova sein wird oder nicht. Es sollte auch beachtet werden, dass dieses System, wenn es explodiert und einen Gammastrahlenausbruch aussendet, so ausgerichtet ist, dass der Strahl nicht auf die Erde trifft. Wir können dies an der Geometrie der während der Beschlagnahme von 1843 ausgestoßenen Gaswolken feststellen: Die Anteile des quellenden Gases sind in einem Winkel von etwa 45° zu uns geneigt, und alle Gammastrahlenausbrüche würden entlang dieser Achse gerichtet sein. Lassen Sie es mich genauer erklären: Kurz- oder sogar mittelfristig bedroht uns der Gammablitz von Eta oder anderswo nicht.

Aber es ist immer noch interessant, über "was wäre wenn" nachzudenken. Was wäre, wenn Eta uns ins Visier genommen und sich in eine Hypernova verwandelt hätte? Was würde dann passieren?

Wieder nichts Gutes. Obwohl es der Sonne nicht einmal nahe kommen würde, wäre es so hell wie der Mond oder sogar zehnmal heller. Ohne die Augen zusammenzukneifen, könnte man es nicht betrachten, aber diese Helligkeit würde nur wenige Sekunden oder Minuten dauern, so dass der Lebenszyklus von Flora und Fauna wahrscheinlich nicht auf Dauer geschädigt würde.

Der ultraviolette Strahl wäre intensiv, aber kurz. Menschen, die sich im Freien aufhalten, würden einen mäßigen Sonnenbrand erleiden, aber es ist wahrscheinlich, dass es in Zukunft keinen statistisch signifikanten Anstieg der Hautkrebshäufigkeit geben wird.

Bei Gamma- und Röntgenstrahlen sieht die Situation jedoch ganz anders aus. Die Erdatmosphäre würde diese Art von Strahlung absorbieren, und die Folgen wären viel schlimmer als im Fall einer nahen Supernova.

Die direkteste Folge wäre ein starker elektromagnetischer Impuls, viel stärker als der, der auf Hawaii während der Atomtests des Starfish Prime-Geräts erzeugt wurde. In diesem Fall würde EMP (elektromagnetischer Puls - ca. TASS) jedes ungeschirmte elektronische Gerät in der Hemisphäre der Erde, die auf den Burst gerichtet war, sofort zerstören. Computer, Telefone, Flugzeuge, Autos, alle Gegenstände mit Elektronik würden nicht mehr funktionieren. Das gilt auch für Stromnetze: In die Stromleitungen würden riesige Ströme eingespeist und diese überlastet. Die Menschen wären ohne Strom und ohne Fernkommunikationsmittel (die Ausrüstung aller Satelliten wäre ohnehin durch Gammastrahlung ausgebrannt). Das wäre nicht nur lästig, denn auch Krankenhäuser, Feuerwehren und andere Rettungsdienste würden ohne Strom auskommen.

Aber wie wir gleich sehen werden, brauchen wir möglicherweise keinen Notdienst …

Die Folgen für die Erdatmosphäre wären schwerwiegend. Wissenschaftler untersuchen diese Situation genau. Unter Verwendung der gleichen Modelle, die in Kapitel 3 beschrieben wurden, und unter der Annahme, dass der GRB aus der Entfernung von Eta stammte, bestimmten sie die Konsequenzen. Und diese Konsequenzen sind keineswegs ermutigend.

Die Ozonschicht würde hart getroffen. Die Gammastrahlen des Ausbruchs würden die Ozonmoleküle vollständig zerstören. Die Ozonschicht würde weltweit um durchschnittlich 35 %, in einigen ausgewählten Regionen sogar um mehr als 50 % reduziert. Dies ist an sich unglaublich schädlich - wohlgemerkt, unsere aktuellen Ozonprobleme werden durch einen relativ geringen Rückgang verursacht, nur 3% oder so.

Die Folgen davon sind sehr langfristig und können über Jahre andauern – selbst nach fünf Jahren kann die Ozonschicht noch um 10 % dünner bleiben. Während dieser Zeit würde die UV-Strahlung der Sonne auf der Erdoberfläche intensiver sein. Die Mikroorganismen, die das Rückgrat der Nahrungskette bilden, reagieren sehr empfindlich darauf. Viele würden sterben, was schließlich zum Aussterben anderer Arten weiter oben in der Nahrungskette führen würde.

Um das Ganze abzurunden, würde das rotbraune Stickstoffdioxid, das durch den Gammablitz von Eta Carina (siehe Kapitel 2 und 3) erzeugt wird, die Menge an Sonnenlicht, die die Erde erreicht, erheblich reduzieren.

Die genauen Folgen sind schwer zu bestimmen, aber es ist wahrscheinlich, dass eine Verringerung der Sonneneinstrahlung auf der gesamten Erde um nur wenige Prozent (Stickstoffdioxid würde sich in der Atmosphäre ausbreiten) zu einer deutlichen Abkühlung der Erde führen und könnte vermutlich ein auslösender Faktor für die Eiszeit werden.

Außerdem wäre genug Salpetersäure im Chemikaliengemisch, das saurer Regen darstellen würde, und dies hätte theoretisch auch verheerende Folgen für die Umwelt.

Als nächstes gibt es ein Problem mit subatomaren Teilchen (kosmische Strahlung) aus dem Burst. Welcher Schaden durch sie entstanden wäre, ist nicht konkret bekannt. Aber wie wir in den Kapiteln 2 und 3 besprochen haben, können hochenergetische Teilchen eine Vielzahl von Folgen auf der Erde haben. Ein 7.500 Lichtjahre entfernter Gammablitz würde eine riesige Anzahl subatomarer Teilchen in unsere Atmosphäre schicken, und sie würden mit einer Geschwindigkeit von etwas weniger als der Lichtgeschwindigkeit fliegen. Nur wenige Stunden nach dem Ausbruch des Ausbruchs wären sie bereits in unsere Atmosphäre gedrungen und hätten einen Myonenregen ausgeschüttet. Wir beobachten ständig Myonen, die aus dem Weltraum ankommen, aber in kleinen Mengen. Ein nahegelegener GRB würde jedoch eine Masse von Myonen erzeugen. Eine Gruppe von Astronomen hat berechnet, dass bis zu 46 Milliarden Myonen pro cm2 über die gesamte Burst-Hemisphäre auf die Erdoberfläche fallen würden. Etwas, das Sie daraus bekommen, dann denken Sie daran, dass ein naher Ausbruch von Gammastrahlung schlecht ist - Anmerkung des Autors). Es scheint, dass dies viel ist - nun ja, das ist es. Diese Partikel würden aus dem Himmel kaskadieren und von allem absorbiert werden, was ihnen in den Weg kommt. Wenn man bedenkt, wie gut Körpergewebe Myonen absorbieren kann, stellten die Astronomen, die die Berechnung durchführten, fest, dass eine ungeschützte Person eine zehnmal höhere Strahlendosis als die tödliche Dosis erhalten würde. Verstecken hilft nicht viel: Myonen können bis zu einer Tiefe von fast 2 km ins Wasser und bis zu 800 m in Felsen eindringen! Daher wäre fast alles Leben auf der Erde betroffen.

Ozonabbau wäre also keine so große Sache. Als es zu einem Problem wurde, waren die meisten Tiere und Pflanzen auf der Erde schon lange tot.

Dies ist das am Anfang dieses Kapitels beschriebene Albtraumszenario. Bevor Sie jedoch in Panik geraten, denken Sie daran: Der mögliche Gammablitz von Eta Carina wird ganz sicher nicht in unsere Richtung gelenkt. Aber bevor wir abschließen, möchte ich sagen, dass es einen weiteren möglichen Vorläufer des Gammablitzes gibt, an den wir uns erinnern müssen. Es heißt WR 104 und ist zufällig ungefähr so weit von uns entfernt wie Eta. WR 104 ist ein binäres System, von dem einer der Sterne ein aufgedunsenes massives Tier ist, das sich dem Ende seines Lebens nähert. Es könnte explodieren, einen Gammablitz aussenden, und es könnte mehr oder weniger auf uns gerichtet sein, aber beide Annahmen sind ungenau. Aller Wahrscheinlichkeit nach bedroht uns dieses Monster auch nicht, aber es ist erwähnenswert.