Рентгеновские сверхновые могут разрушать биосферы экзопланет

Сверхновая — это мощный и яркий взрыв звезды. Такое кратковременное астрономическое событие происходит на последних стадиях эволюции массивной звезды. Исходный объект либо превращается в нейтронную звезду или черную дыру, либо полностью разрушается. Сверхновые могут уничтожать биосферы и наводнять планеты смертоносной радиацией. Недавнее исследование добавило новую потенциальную угрозу: особый тип сверхновой, которая может разрушить озоновый слой планеты спустя годы после первоначального взрыва.

Когда гигантские звезды погибают в результате массивных взрывов, называемых сверхновыми, они временно становятся одними из самых ярких объектов во Вселенной. Одна сверхновая может затмить совокупный свет сотен миллиардов звезд.

Например, звезда Бетельгейзе может взорваться совсем скоро по астрономическим меркам. Несмотря на то, что звезда находится более чем в 600 световых годах от нас, когда она превратится в сверхновую, она станет самым ярким объектом на нашем небе, уступая только солнцу. Бетельгейзе будет видна днем, сияя ярче полной луны.

Несмотря на устрашающую яркость, видимая часть света сверхновой представляет собой лишь небольшую долю всей выделяемой энергии. Что более тревожно, так это высокоэнергетическое излучение, связанное со сверхновой, обычно в форме рентгеновских и гамма-лучей.

Высокоэнергетическое излучение может катализировать кислород, разрушая защитный озоновый слой Земли. Без озонового слоя жизнь на поверхности нашей планеты подверглась бы полному воздействию ультрафиолетового излучения солнца, что могло бы привести к вымиранию.

Выброс радиации происходит в течение первых нескольких секунд после вспышки сверхновой, но еще большая угроза возникает позже. Космические лучи, которые представляют собой субатомные частицы, ускоренные почти до скорости света, в конечном итоге вырываются из водоворота сотни или тысячи лет спустя. Они несут с собой приличную долю общей энергии сверхновых, а также могут разрушить озоновые слои и пропитывать поверхность планеты смертоносной радиацией.

Такие события, возможно, происходили в прошлом. Анализ лунного реголита и глубоководных кернов выявил значительное количество железа-60, радиоактивного изотопа железа, образующегося только при взрывах сверхновых. Наличие железа-60 говорит о том, что на Землю обрушился выброс сверхновой всего несколько миллионов лет назад.

Основываясь на угрозах, исходящих от смертоносных лучей, астрономы уже пришли к выводу, что мы находимся в относительной безопасности; поблизости нет кандидатов на сверхновую, которые могли бы представлять угрозу для жизни на Земле.

Но астрономы обнаружили новую потенциальную опасность, которую они описали в статье, опубликованной в базе данных препринтов arXiv: определенный класс сверхновых может испускать дополнительную форму смертоносного излучения на большие расстояния, которая представляет серьезную опасность для планет, похожих на Землю.

Этот особый класс сверхновых возникает, когда звезда, приближающаяся к концу своей жизни, окружена толстым диском из околозвездного мусора. После первоначального взрыва сверхновой образуется ударная волна, которая врезается в этот диск.

Ударная волна нагревает диск до невероятно высоких температур, что приводит к тому, что диск испускает большое количество рентгеновского излучения.

Это излучение может уносить большое количество энергии и перемещаться на чрезвычайно большие расстояния. В недавнем исследовании астрономы обнаружили, что самые яркие рентгеновские сверхновые могут разрушить озоновый слой планеты, истощив его на целых 50%, чего более чем достаточно, чтобы вызвать событие вымирания на невероятном расстоянии в 150 световых лет.

Такого рода сверхновые могли бы нанести смертельный удар в два захода. Через месяцы или годы после первоначальной вспышки уязвимая планета подверглась бы воздействию рентгеновских лучей. Затем, сотни или тысячи лет спустя, приходили бы космические лучи, завершая работу до того, как у биосферы появлялся шанс восстановиться и пополнить свой защитный слой.

К счастью, Земля остается в безопасности, поскольку ученые не знают ни об одном кандидате на рентгеновскую сверхновую поблизости. Но это новое исследование накладывает дополнительные ограничения на галактическую обитаемую зону, область в каждой галактике, которая может поддерживать жизнь.

В самых отдаленных уголках галактики уровень звездообразования слишком низок, чтобы накапливать необходимые ингредиенты для скалистых планет. Но плотные галактические ядра, где звезды живут и умирают в быстром темпе, также смертельно опасны, потому что частые вспышки сверхновых затопляют их окрестности излучением.

Новое исследование показывает, что внутренний край галактической обитаемой зоны, вероятно, находится дальше от ядра галактики, чем предполагали ранее. При этом Земля находится в одном из самых безопасных районов всей галактики.