Cuándo la Tierra será alcanzada por un estallido de rayos gamma y por qué todos los seres vivos morirán

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificación: 2023-12-16 16:02

Como escribe Plait en Death From Above, un estallido de rayos gamma es el evento más sorprendente desde el Big Bang. Ningún estallido de este tipo repite otro, pero todos surgen debido a catástrofes de escala galáctica: cuando mueren estrellas muy grandes, dejan de "arder" y colapsar bajo la influencia de su propia gravedad o, presumiblemente, debido a la colisión de dos estrellas de neutrones. (objetos del tamaño de una ciudad, pero con una masa, como uno o dos soles).

En tales casos, la energía no se expulsa de manera uniforme en todas las direcciones, sino en haces dirigidos. Este evento es tan grandioso que a veces se puede ver a simple vista durante miles de millones (!) De años luz. ¿Qué pasará si tal rayo golpea la Tierra?

Supongamos que el GRB ocurrió muy cerca: a 100 años luz de distancia. Incluso a una distancia tan corta, el diámetro del haz de rayos gamma sería gigantesco, 80 billones de kilómetros. Esto significa que toda la Tierra, todo el sistema solar sería tragado por ella, como una pulga de arena capturada por un tsunami.

Afortunadamente, los GRB tienen una vida relativamente corta, por lo que el rayo nos alcanzará en menos de un segundo a varios minutos. La ráfaga promedio dura unos diez segundos.

Esto no es mucho en comparación con la rotación de la Tierra, por lo que el rayo golpearía solo un hemisferio. El segundo hemisferio sería relativamente seguro … al menos durante algún tiempo. Las consecuencias más graves se producirían en lugares directamente debajo del estallido de rayos gamma (donde el destello sería visible directamente sobre la cabeza, en el cenit), y mínimas donde el destello sería visible en el horizonte. Pero de todos modos, como veremos, ningún lugar de la Tierra sería completamente seguro.

La energía desenfrenada que se vertiría en la Tierra es abrumadora. Esto es más que las peores pesadillas de la Guerra Fría: es como detonar una bomba nuclear de un megatón del lado de un estallido de rayos gamma sobre cada 2,5 km2 del planeta. Esto (probablemente) no es suficiente para hacer hervir los océanos o arrancar la atmósfera de la Tierra, pero la destrucción estaría más allá de la comprensión.

Tenga en cuenta que todo esto es de un objeto ubicado a una distancia de 900 billones de kilómetros.

Cualquiera que mire al cielo en el momento del destello podría quedarse ciego, aunque el pico de brillo en el rango visible probablemente solo se alcanzaría después de unos segundos, lo suficiente como para estremecerse y alejarse. No es que haya ayudado mucho.

Los que en ese momento hubieran sido pillados en la calle habrían tenido grandes problemas. Incluso si no hubieran sido quemados por el calor, y lo hubieran sido, habrían recibido instantáneamente una quemadura fatal de una enorme corriente de radiación ultravioleta. La capa de ozono se destruiría literalmente instantáneamente, y la radiación ultravioleta del estallido de rayos gamma y del Sol llegaría libremente a la superficie de la Tierra, haciendo que, al igual que los océanos, estara estéril hasta una profundidad de varios metros.

Y esto es solo por la radiación ultravioleta y el calor. Parece cruel incluso mencionar los efectos mucho, mucho peores de la exposición a los rayos gamma y los rayos X.

En cambio, vamos a divagar un poco. Los estallidos de rayos gamma son increíblemente raros. Si bien es probable que ocurran varias veces al día en algún lugar del universo, el universo en sí es muy grande. Actualmente, la probabilidad de que uno de ellos ocurra a una distancia de 100 años luz de nosotros es cero. Perfecto, cero absoluto. No hay absolutamente ninguna estrella cerca de nosotros que pueda, en principio, generar un estallido de rayos gamma. El candidato a supernova más cercano está más lejos, y los GRB son mucho más raros que las supernovas.

¿Sentirse mejor? Bueno. Ahora intentemos un enfoque más realista. ¿Cuál es el candidato más cercano para fuentes de ráfagas de rayos gamma?

En el cielo del hemisferio sur hay una estrella sin importancia a simple vista. Se llama Eta Carinae, o simplemente Eta, una estrella tenue entre una multitud de estrellas más brillantes. Sin embargo, su tenue luz es engañosa, ocultando su furia detrás de ella. En realidad, se encuentra a unos 7.500 años luz de distancia; de hecho, es la estrella más distante que se puede ver a simple vista.

La estrella en sí (de hecho, Eta puede ser un sistema binario, dos estrellas orbitando entre sí. El material que rodea a la estrella da tanto brillo e interferencia que los astrónomos aún no están cien por ciento seguros) es un monstruo: su masa puede ser 100 veces la masa del Sol o más, y emite 5 millones de veces más energía que el Sol; en un segundo emite tanta luz como el Sol emitirá en dos meses. De vez en cuando, Eta tiene espasmos y arroja enormes cantidades de materia. En 1843, tuvo un ataque tan violento que se convirtió en la segunda estrella más brillante del cielo, incluso a una distancia tan grande. Lanzó cantidades gigantescas de materia de más de diez veces la masa del Sol a velocidades superiores a 1,5 millones de km / h. Hoy vemos las consecuencias de esa explosión en forma de dos enormes nubes de materia divergente, similar al disparo de un cañón espacial. Ese evento fue casi tan poderoso como la supernova.

Eta tiene todas las características de un GRB inminente. Seguramente explotará como una supernova, pero no se sabe si será un estallido de rayos gamma de tipo hipernova o no. También debe tenerse en cuenta que si explota y emite un estallido de rayos gamma, la orientación de este sistema es tal que el rayo no incidirá en la Tierra. Podemos determinar esto a partir de la geometría de las nubes de gas expulsadas durante la incautación de 1843: las porciones del gas que se hincha están inclinadas con respecto a nosotros en un ángulo de aproximadamente 45 °, y cualquier explosión de rayos gamma se dirigiría a lo largo de ese eje. Permítanme explicar más específicamente: a corto o incluso a mediano plazo, el estallido de rayos gamma de Eta o de cualquier otro lugar no nos amenaza.

Pero sigue siendo interesante reflexionar sobre el "qué pasaría si". ¿Y si Eta nos hubiera apuntado y se hubiera convertido en una hipernova? ¿Qué pasaría entonces?

De nuevo, nada bueno. A pesar de que ni siquiera se acercaría en brillo al Sol, sería tan brillante como la Luna, o incluso diez veces más brillante. No podría mirarlo sin entrecerrar los ojos, pero ese brillo solo duraría unos segundos o minutos, por lo que probablemente no habría ningún daño a largo plazo en los ciclos de vida de la flora o la fauna.

El rayo ultravioleta sería intenso pero breve. Las personas al aire libre experimentarían quemaduras solares moderadas, pero es probable que no haya un aumento estadísticamente significativo en la incidencia de cáncer de piel en el futuro.

Pero con los rayos gamma y los rayos X, la situación es completamente diferente. La atmósfera terrestre absorbería este tipo de radiación y las consecuencias serían mucho peores que en el caso de una supernova cercana.

La consecuencia más directa sería un potente pulso electromagnético, mucho más potente que el generado en Hawai durante las pruebas nucleares del dispositivo Starfish Prime. En este caso, EMP (pulso electromagnético - aproximadamente TASS) destruiría instantáneamente cualquier dispositivo electrónico sin blindaje en ese hemisferio de la Tierra, que estuviera dirigido hacia la explosión. Computadoras, teléfonos, aviones, automóviles, cualquier objeto con electrónica dejaría de funcionar. Esto también se aplica a los sistemas eléctricos: se inyectarían grandes corrientes en las líneas eléctricas, lo que provocaría una sobrecarga. La gente se quedaría sin electricidad y sin ningún medio de comunicación a larga distancia (de todos modos, el equipo de todos los satélites se habría quemado por la radiación gamma). Esto no sería solo un inconveniente, porque significa que los hospitales, los departamentos de bomberos y otros servicios de emergencia también se quedarían sin electricidad.

Pero, como veremos en un momento, es posible que no necesitemos servicios de emergencia …

Las consecuencias para la atmósfera terrestre serían graves. Los científicos están estudiando esta situación de cerca. Usando los mismos modelos descritos en el Capítulo 3, y asumiendo que el GRB se originó a la distancia de Eta, determinaron cuáles serían las consecuencias. Y estas consecuencias no son nada alentadoras.

La capa de ozono se vería afectada con fuerza. Los rayos gamma del estallido destruirían por completo las moléculas de ozono. La capa de ozono en todo el mundo se reduciría en un promedio del 35%, y en algunas regiones seleccionadas se reduciría en más del 50%. Esto es increíblemente dañino en sí mismo; tenga en cuenta que nuestros problemas actuales de ozono son causados por una disminución relativamente pequeña, solo del 3% aproximadamente.

Las consecuencias de esto son a muy largo plazo y pueden durar años; incluso después de cinco años, la capa de ozono puede permanecer un 10% más delgada. Durante este tiempo, la radiación ultravioleta del Sol sería más intensa en la superficie de la Tierra. Los microorganismos que forman la columna vertebral de la cadena alimentaria son muy sensibles a ella. Muchos morirían, lo que conduciría a la eventual extinción de otras especies en los niveles superiores de la cadena alimentaria.

Para colmo, el dióxido de nitrógeno de color marrón rojizo generado por el estallido de rayos gamma de Eta Carina (ver Capítulos 2 y 3) reduciría significativamente la cantidad de luz solar que llega a la Tierra.

Las consecuencias exactas de esto son difíciles de determinar, pero parece probable que una disminución en la cantidad de luz solar en toda la Tierra incluso en un pequeño porcentaje (el dióxido de nitrógeno se esparciría por toda la atmósfera) conduciría a un enfriamiento significativo de la Tierra y podría, presumiblemente, convertirse en un factor iniciador de la edad de hielo.

Además, habría suficiente ácido nítrico en la mezcla química que representaría la lluvia ácida, y esto también tendría teóricamente consecuencias devastadoras para el medio ambiente.

A continuación, hay un problema con las partículas subatómicas (rayos cósmicos) del estallido. No se sabe específicamente qué daño habrían causado ellos. Pero, como discutimos en los Capítulos 2 y 3, las partículas de alta energía pueden tener una amplia variedad de consecuencias en la Tierra. Un estallido de rayos gamma a 7.500 años luz de distancia enviaría una gran cantidad de partículas subatómicas a nuestra atmósfera y volarían a una velocidad ligeramente menor que la de la luz. Apenas unas horas después de que apareciera el estallido, ya habrían irrumpido en nuestra atmósfera, derramando una lluvia de muones. Constantemente observamos muones que llegan del espacio, pero en pequeñas cantidades. Sin embargo, un GRB cercano generaría una masa de muones. Un grupo de astrónomos calculó que hasta 46 mil millones de muones por cm2 caerían sobre la superficie de la Tierra en todo el hemisferio explosivo. Algo que obtienes de esto, luego recuerda que una explosión cercana de radiación gamma es mala (nota del autor). Parece que esto es mucho, bueno, sí, lo es. Estas partículas caerían en cascada del cielo y serían absorbidas por cualquier cosa que se interpusiera en su camino. Teniendo en cuenta qué tan bien los tejidos corporales pueden absorber los muones, los astrónomos que realizaron el cálculo encontraron que una persona desprotegida recibiría una dosis de radiación decenas de veces mayor que la dosis letal. Esconderse no ayudará mucho: ¡los muones pueden penetrar en el agua hasta una profundidad de casi 2 km y hasta 800 m en las rocas! Por lo tanto, casi toda la vida en la Tierra se vería afectada.

Entonces, el agotamiento del ozono no sería tan importante. Para cuando se convirtió en un problema, la mayoría de los animales y plantas de la Tierra habrían muerto hace mucho tiempo.

Este es el escenario de pesadilla descrito al principio de este capítulo. Sin embargo, antes de que empiece a entrar en pánico, recuerde: la posible explosión de rayos gamma de Eta Carina seguramente no se dirigirá en nuestra dirección. Pero antes de terminar, diré que hay otro posible progenitor del estallido de rayos gamma, que debemos recordar. Se llama WR 104 y casualmente está aproximadamente a la misma distancia de nosotros que Eta. WR 104 es un sistema binario, una de cuyas estrellas es una enorme bestia hinchada que se acerca al final de su vida. Podría explotar, emitiendo un estallido de rayos gamma, y podría apuntar más o menos a nosotros, pero ambas suposiciones son inexactas. Con toda probabilidad, este monstruo tampoco nos amenaza, pero vale la pena mencionarlo.