Ilustrație: Future Publishing via Getty Images

Supernovele pot distruge viața de pe Pământ de la distanțe considerabile22 min read

De Laurențiu Păiuș 08.12.2022

În anumite condiții, explozia unei supernove de tip II ar putea distruge stratul de ozon, expunând planeta radiațiilor cosmice dăunătoare și declanșând o extincție în masă.

SupernoveleDetalii pe wikipedia.org reprezintă explozii deosebit de puternice, care marchează morțile stelelor mult mai masive decât Soarele. Acestea sunt printre cele mai luminoase fenomene astronomice care au loc din Univers. O supernovă poate deveni pentru o scurtă perioadă de timp (săptămâni sau luni) mai strălucitoare decât galaxia din care face parte.

Dacă un astfel de eveniment cosmic se petrece destul de aproape de Pământ, oamenii pot vedea pe cer apariția unei stele deosebit de strălucitoare. Se poate ca o astfel de supernovă să fie observată chiar și în timpul zilei. Și acest lucru nu este doar teoretic, ci s-a și întâmplat de-a lungul istoriei. Spre exemplu, în anul 1054,Motiv pentru care acea supernovă a fost numită SN 1054, en.wikipedia.org astronomii chinezi au consemnat apariția pe cer a unei stele extrem de strălucitoare, observabilă chiar și în timpul zilei. Acum se știe cu certitudine că a fost vorba despre o supernovă, deoarece, în locul de pe cer în care astronomii antici chinezi au menționat apariția noii stele, oamenii de știință moderni au identificat o nebuloasă, restul unei supernovă. Nebuloasa respectivă a primit denumirea de nebuloasa CrabDetalii pe wikipedia.org și se află în constelația Taur, la aproximativ 6.500 de ani-lumină de Pământ.

Nebuloasa Crab, rămășițele supernovei observate de oameni în anul 1054. Foto: NASA, ESA, J. Hester and A. Loll (Arizona State University)

Câte ceva despre supernove

Stelele există datorită unui echilibru între forța gravitațională care vrea să prăbușească steaua în ea însăși și forța de repulsie generată de reacțiile de fuziune nucleară care au loc în nucleul lor.

Atunci când o stea foarte masivă își termină rezervele de hidrogen, va începe să producă prin fuziune nucleară elemente chimice din ce în ce mai grele, până când nucleul său va deveni atât de dens încât nu va putea continua fuziunea. În acest moment, în lipsa forței de respingere generată de fuziune, steaua va depinde doar de propria forță gravitaționale, care o va face să se prăbușească în ea însăși, în ceea ce astronomii numesc un colaps gravitațional. Imediat după acest colaps, steaua va exploda, împrăștiindu-și resturile în Univers, împeună cu elementele chimice pe care le conține. Ulterior, aceste elemente chimice vor intra în componența noilor stele, a planetelor și chiar a formelor de viață care ar putea apărea pe aceste planete.

Aceste explozii au fost denumite de astronomi supernove, iar, în mod particular, supernovele care se petrec conform scenariului descris mai sus sunt catalogate ca supernove de tipul II.Detalii pe wikipedia.org În urma supernovelor rămâne ori o stea neutronică,Stele extrem de dense, cu materia compusă în principal din neutroni, o masă mai mare ca a Soarelui de 1,4 ori, dar cu rază de doar 10 kilometri. Setalii pe en.wikipedia.org ori o gaură neagră.Detalii pe wikipedia.org 

Dar, pe lângă supernovele de tip II, mai există și o altă mare clasă de supernove, cele de tipul Ia.Detalii pe wikipedia.org Acestea sunt produse în contextul în care o stea pitică albă Stea care și-a epuizat combustibilul nuclear, cu jumătate din masa Soarelui și temperaturi la suprafață de 10.000 de grade Celsius.Detalii pe wikipedia.org formează un sistem împreună cu o altă stea, orbitând în jurul aceluiași centru de masă. Dacă cele două obiecte sunt destul de apropiate, atunci pitica albă poate „fura” materie de pe steaua companion. Materia se va acumula pe pitica albă până când aceasta va atinge limita Chandrasekhar (aproximativ 1,44 mase solareDetalii pe wikipedia.org). În acel moment, pitica albă va exploda, devenind o supernovă de tipul Ia.

Supernova SN 1987A, cea mai recentă supernovă petrecută în apropierea galaxiei noastre. Foto: NASA, ESA, P. Challis, and R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)

În anumite condiții, supernovele pot fi devastatoare pentru viața de pe Pământ

Distanțele între obiectele din cosmos sunt enorme. Pentru a încerca să te fac să înțelegi aceste distanțe, îți voi spune că cea mai apropiată stea de Soare este Proxima Centauri,Detalii pe wikipedia.org la puțin peste patru ani-lumină. Cea mai puternică rachetă aflată în uz, Space Launch System (SLS),Detalii pe wikipedia.org ar ajunge la Proxima Centauri în câteva zeci de mii de ani.

Proxima Centauri este o stea pitică roșie care, din când în când, erupe foarte puternic,Detalii pe space.com aruncând cantități uriașe de materie și radiații ionizante în spațiu. Chiar și dacă o astfel de erupție ar fi îndreptată exact spre noi, distanța enormă la care se află Proxima face ca aceste erupții să nu fie periculoase pentru Pământ.

CITEȘTE ȘI: 6 lucruri din spațiu care pot să ne omoare 

Supernovele, însă, sunt devastatoare de la distanțe mari, foarte mari. O planetă aflată detul de aproape ar putea fi azvârlită în afara respectivului sistem stelar de forța exploziei. Dacă nu este aruncată în afara sistemului, razele cosmice produse de explozia stelară i-ar putea distruge atmosfera, deci viața pe o planetă aflată în apropierea unei supernove ar fi aproape imposibilă.

Dar o planetă nu trebuie să se găsească neapărat foarte aproape de o supernovă pentru a simți din plin efectele distrugătoare ale acesteia.

Astronomii știu de mult timp că supernovele ar putea afecta viața de pe Pământ, chiar și dacă sunt la ani-lumină de planeta noastră. Chiar și de la o distanță de 30 de ani lumină,„What’s a safe distance from a supernova?”, earthsky.org o supernovă ar putea să distrugă într-o proporție importantă stratul de ozon al atmosferei terestre, lăsându-ne astfel expuși la radiațiile ionizante provenite din spațiul cosmic.

Nu toate supernovele sunt însă la fel. În cadrul supernovelor de tipul II astronomii au catalogat mai multe categorii de astfel de obiecte:

  • Supernove de tipul II-L
  • Supernove de tipul II-P
  • Supernove de tipul IIb
  • Supernove de tipul Iin

În funcție de categoria acesteia, o supernovă poate avea efecte devastatoare la distanțe mai mici sau mai mari. Un nou studiu„X-Ray Luminous Supernovae: Threats to Terrestrial Biospheres”, arxiv.org (PDF) vine să arate că o clasă foarte periculoasă de supernove este cea a supernovelor de tipul IIn.Detalii pe wikipedia.org 

În această lucrare științifică, Ian R. Brunton, de la Departamentul de Astronomie al Universității din Illinois Urbana-Champaign, și colaboratorii săi au folosit 31 de supernove studiate în amănunt de astronomi de-a lungul timpului. Astfel, echipa a putut calcula pe baza informațiilor existente despre fiecare astfel de eveniment cosmic faptul că, dintre toate cele 31, cele mai periculoase au fost cele de tipul IIn.

În cazul acestor supernove, până la un punct, lucrurile decurg la fel ca și în cazul celorlalte de tipul II. Nucleul stelei nu mai poate susține fuziunea nucleară, steaua colapsează și apoi explodează, ejectând cantități uriașe de materie, lumină vizibilă, raze gamaRaze cu lungime de undă de ordinul picometrilor, care pot provoca daune grave organismelor vii. Detalii pe wikipedia.org etc. Dar, în cazul special al acestor supernove, după ceva timp de la explozia inițială, unda de șoc va ajunge să interacționeze cu materia circumstelară (expulzată de stea de-a lungul vieții sale). Când are loc această interacțiune, se produc mari cantități de raze X. Acestea au lungime de undă mai scurtă decât cea a luminii, dar mai mare decât a razelor gama.Detalii pe wikipedia.org 

Conform studiului, aceste raze X ar putea ajunge pe Pământ după câteva luni sau ani de la explozia inițială a stelei și ar putea distruge stratul de ozon al atmosferei terestre, lâsând întreaga biosferă expusă la razele ultraviolete ale Soarelui, care sunt extrem de dăunătoare pentru țesuturile vii. Iar această distrugere a stratului de ozon poate duce la apariția unui eveniment de extincție în masă a formelor de viață de pe Pământ.

 Autorii studiului concluzionează că razele X produse de o supernovă de tipul IIn pot distruge stratul de ozon chiar și de la o distanță de 160 de ani-lumină depărtare.

O supernovă în galaxia NGC 4526. Foto: NASA, ESA, The Hubble Key Project Team and The High-Z Supernova Search Team

Supernovele și extincțiile în masă de pe Pământ

Acum câțiva ani, steaua Betelgeuse,„Astronomers have discovered what caused Betelgeuse’s dimming in 2019”, skyatnightmagazine.com una dintre cele mai strălucitoare de pe cerul nocturn și-a diminuat strălucirea considerabil. Acest lucru i-a făcut pe mulți să se grăbească  să spună că steaua ar fi pe cale să explodeze și să devină astfel o supernovă. Dar lucrurile nu sunt atât de simple.

Da, Betelgeuse este o stea mai masivă decât Soarele și da, astronomii cred că se află la sfârșitul vieții sale, iar când va muri, va exploda, transformându-se într-o supernovă de tipul II.

Dar faptul că steaua este la sfârșitul vieții nu înseamnă că va exploda mâine. Se poate, dar probabilitatea este una destul de mică. Cel mai probabil acest lucru nu se va întâmpla în următorii o mie de ani. Aș vrea să mă înșel, explozia acestei stele ar oferi nu doar o imagine spectaculoasă pentru oameni, ci și o mulțime de informații astronomilor care vor să înțeleagă mai bine acest tip de eveniment cosmic.

Din fericire, chiar și dacă va exploda în curând, Betelgeuse este la 500 de ani-lumină de Pământ, o distanță destul de mare pentru ca acest eveniment să nu afecteze planeta într-o măsură semnificativă.

Mai există și alte stele cu potențial de a deveni cândva o supernovă, dar, momentan, și acestea sunt destul de departe pentru a nu reprezenta un pericol.

Dar dacă în prezent, pericolul reprezentat de o supernovă nu există, nu același lucru se poate spune și despre trecutul îndepărtat al planetei noastre.

Acum aproximativ 2,6 milioane de ani a avut loc o extincție în masă a multor forme de viață acvatică. Există dovezi„Hypothesis: Muon Radiation Dose and Marine Megafaunal Extinction at the end-Pliocene Supernova”, arxiv.org (PDF) că, la acel moment, Pământul ar fi fost lovit de resturile uneia sau mai multor supernove. Astfel, cercetătorii au descoperit în probe prelevate de pe fundul oceanelor, vechi de două-trei milioane de ani, existența unui izotop radioactiv al fierului – fier-60. 

Fierul-60, care ar fi fost prezent la formarea Pământului, acum 4,5 miliarde de ani, este instabil, având un timp de înjumătățirePerioada în care cantitatea de substanță se reduce la jumătate, prin dezintegrare nucleară.Detalii pe wikipedia.org de 2,2 milioane de ani, ceea ce înseamnă că ar fi trebuit să dispară demult, transformându-se în alt element chimic prin fenomenul de dezintegrare nucleară. Cum nu există procese naturale de producere a fierului-60 pe Pământ, singura explicație pe care o au cercetătorii privind originea relativ nouă a acestui element chimic este cea cosmică, adică o supernovă.

„Deoarece fierul-60 este radioactiv, dacă s-ar fi format cu Pământul ar fi dispărut demult. Deci, trebuia să fi căzut din cer peste noi”, spune profesorul Adrian Melott de la Universitatea din Kansas și coautor al studiului menționat mai sus.

O dovadă în plus care vine să susțină ideea că Pământul ar fi fost lovit de energia eliberată de una sau mai multe supernove acum 2,6 milioane de ani vine din studierea poziției actuale a Sistemului Solar în cadrul Galaxiei. În prezent, Pământul împreună cu întreg Sistemul Solar se află în ceea ce astronomii numesc Bula Locală (Local Bubble),Detalii pe wikipedia.org o imensă cavitate în mediul interstelar despre care astronomii cred că a fost creată de exploziile multor supernove, în urmă cu 10-20 de milioane de ani. Dacă acum Pământul este relativ aproape de marginea ei, acum 2,6 milioane de ani, se afla mult mai interiorul acestei zone, deci probabilitate că ar fi fost afectată de cel puțin o supernovă este destul de mare.

Totuși, trebuie spus și că supernovele nu reprezintă doar surse de distrugere, ci sunt foarte importante pentru apariția vieții. Multe dintre elementele chimice din organismele vii au fost formateDetalii pe wikipedia.org în urmă cu miliarde și miliarde de ani în urma exploziilor unor stele foarte masive.



Text de

Laurențiu Păiuș

Jurnalist și astronom amator. Este pasionat de tot ce înseamnă explorarea spațiului cosmic. Este inițiatorul a numeroase activități de popularizare a astronomiei.

SPAȚIU|OVERVIEW

Furtuni geomagnetice, aurore boreale și HAARP

De
Anul trecut, teorii ale conspirației s-au creat datorită unui fenomen natural rar, dar nu atât de rar ca să nu-l întâlnești de câteva ori într-o viață de om.
SPAȚIU|OVERVIEW

5 misiuni spațiale de urmărit în 2024

De
Anul acesta promite niște misiuni spațiale foarte interesante. De la sateliți trimiși să studieze planeta Marte la o misiune spre una dintre lunile planetei Jupiter și până la întoarcerea la locul impactului misiunii DART, 2024 are cu siguranță motive să te țină în priză, dacă ești pasionat de explorarea spațială.
SPAȚIU|OVERVIEW

Evenimentele astronomice din 2024: conjuncții, planete la opoziție, ploi de meteori și (poate) comete vizibile cu ochiul liber

De
Ești pasionat de astronomie? Iată ce fenomene nu trebuie ratate în acest an.
SPAȚIU|OVERVIEW

În 2023, Europa a trimis telescopul Euclid pe urmele energiei și materiei întunecate

De
Unul dintre cele mai importante și ambițioase instrumente spațiale din istoria Agenției Spațiale Europene s-a lansat în vară, iar România participă la misiune.