Когда звезда взрывается, она выбрасывает частицы высокой энергии во всех направлениях. Этот всплеск энергии может преодолевать тысячи световых лет, пересекая солнечные системы и даже галактики.
В статье, опубликованной в «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», старший научный сотрудник INSTAAR Роберт Брейкенридж утверждает, что сверхновые могут быть ключом к пониманию серии резких климатических сдвигов в недавней геологической истории.
Анализ моделирует, как такое излучение может столкнуться с атмосферой Земли, изменяя её состав. Брейкенридж также сопоставляет ряд известных сверхновых со сдвигами климата, зафиксированными в геологических записях.
«У нас есть резкие изменения окружающей среды в истории Земли. Это факт, мы видим эти изменения, — говорит Брейкенридж. — Итак, что их вызвало?»
Брейкенридж считает, что если близлежащие сверхновые вызвали такие изменения, дальнейшие исследования могут помочь учёным предсказать подобные события в будущем и подготовиться к ним.
«Когда в будущем произойдут взрывы близлежащих сверхновых, излучение может оказать довольно драматическое влияние на человеческое общество, — говорит он. — Мы должны выяснить, действительно ли они вызывали изменения окружающей среды в прошлом».
Недавняя статья Брейкенриджа — одна из многих, опубликованных им и другими авторами на эту тему с 1980-х годов. Но в прошлом эта идея оставалась в основном в сфере теоретической физики. Новая публикация Брейкенриджа — попытка связать теорию с эмпирическими наблюдениями как в космосе, так и на Земле.
В последние годы мощные орбитальные телескопы предоставили беспрецедентную информацию о содержании и характере излучения сверхновых. Используя эти наблюдения, Брейкенридж создал более точную модель того, как это излучение может взаимодействовать с атмосферой Земли, чем это было возможно ранее.
Согласно модели, внезапный приток высокоэнергетических фотонов от сверхновой истончает озоновый слой, который защищает Землю от солнечных лучей. Одновременно излучение разрушает метан в стратосфере, что является основным фактором парникового эффекта, который сохраняет тепло на Земле.
В совокупности эти взаимодействия ослабляют парниковое потепление и увеличивают количество ультрафиолетового излучения, достигающего Земли от Солнца. Брейкенридж предсказывает, что побочные эффекты могут включать выборочное вымирание животных, увеличение лесных пожаров и глобальное похолодание.
Поскольку излучение сверхновых сегодня не достигает Земли, модель пока не может быть проверена на месте. Вместо этого Брейкенридж обратился к записям прошлого в поисках дополнительных доказательств. В частности, он изучил годичные кольца деревьев. Поскольку деревья включают атмосферный углерод в свои стволы по мере роста, учёные могут использовать эти записи, чтобы заглянуть в древние атмосферные условия.
В новой статье Брейкенридж анализирует записи годичных колец, охватывающие 15 000 лет, и выявляет 11 всплесков радиоактивного углерода. Он утверждает, что эти всплески могли быть вызваны 11 соответствующими сверхновыми.
«События, о которых мы знаем здесь, на Земле, происходят в нужное время и с нужной интенсивностью», — сказал Брейкенридж.
На данный момент сверхновые — это лишь одно из возможных объяснений этих явлений — солнечные вспышки являются наиболее заметной альтернативой. Но Брейкенридж говорит, что доказательства в поддержку его аргумента накапливаются. Он надеется, что дальнейшие усилия позволят усовершенствовать модели воздействия на окружающую среду и соотнести их с геологическими записями — от ледяных кернов до морских осадков и годичных колец деревьев.
Лучшее понимание излучения сверхновых может не только удовлетворить любопытство, но и помочь людям подготовиться к резким климатическим сдвигам, которые могут произойти в любой день. Например, астрономы предсказывают, что Бетельгейзе, близлежащая красная сверхгигантская звезда, расположенная на плече созвездия Ориона, в скором времени взорвётся — это может произойти завтра или в любое время в течение следующих 100 000 лет.
«По мере того как мы узнаём больше о наших ближайших соседях-звёздах, возможности для прогнозирования фактически существуют, — говорит Брейкенридж. — Астрофизикам потребуется больше моделирования и наблюдений, чтобы полностью понять подверженность Земли таким событиям».
Предоставлено Университетом Колорадо в Боулдере.