我在我即将出版的书《Death from the Skies!》中花了大量篇幅来论证,对于地球上的生命而言,来自宇宙的危险——尤其是由伽马射线暴引起的爆炸——在绝大多数情况下都是极其罕见的,不必过于担忧。
我可能——可能——不得不改变我的想法。
注意:为了避免引起恐慌,我先说明一下。我将在本文中谈论一些可怕的事情,但作为一名真正研究过这些事物的人,我个人的观点是我们并未处于真正的危险之中。我将描述的天体非常有趣,但目前关于它的不确定性太多,不足以引起任何恐慌。所以请保持冷静,在阅读博文时将您的四肢保持在内部,尽情享受。如果您需要更多 reassurance,请直接跳到文末的结论。
到目前为止,我还没听说过 WR 104。这是一对双星,距离我们大约 8000 光年,大致朝向我们银河系的中心。这两颗恒星都是庞然大物;其中一颗是大质量的 O 型星,它将来会以一次巨大的超新星爆发而终结。然而,由于距离如此遥远,它只会成为天空中一道明亮的风景。
然而,该系统中的另一颗恒星则有点令人担忧。它是一颗被称为沃尔夫-拉叶星的恒星,这是一种大质量、高光度、濒临爆发的恒星。一般来说,这些恒星也会以超新星的形式爆发,而从 8000 光年的距离(80千万亿公里)来看,它不会构成太大威胁。
但如果它以伽马射线暴的形式爆发呢?
伽马射线暴是一种特殊的超新星。当一颗大质量恒星爆炸时,其内部核心会坍缩形成一个黑洞,而外层则向外爆发。由于核心中复杂而剧烈的力量相互作用,两道狂暴的能量束会从恒星中喷射出来,其威力之大令人难以置信。它们主要由高能伽马射线组成,所携带的能量可能比太阳在其整个生命周期中释放的总能量还要多。它们的能量如此之大,以至于我们可以横跨整个宇宙看到它们,而如果它们离我们太近,那将是非常糟糕的。
现在轮到 WR 104 了。这两颗恒星中较亮的那一颗,也许,也许,真的有可能,准备好以伽马射线暴的形式爆发。它是否能够做到这一点,这一点还远不清楚,而且有理由相信它不能(像这样的年轻恒星通常具有一些特征,使其很难形成真正的伽马射线暴)。此外,即使它以那种方式爆发,这两道喷射束也是一把双刃剑;是的,它们威力惊人,但它们是狭窄的。要造成损害,伽马射线暴必须精确地对准我们,而这种可能性很低。
只是对于 WR 104 而言,这颗恒星有可能将我们锁定在它的目标中。
要确定潜在伽马射线暴喷射束的发射方向,唯一的方法是寻找系统中对称性的迹象;例如,一个气体盘会围绕恒星赤道运行,因此该盘的极将是喷射束遵循的方向。WR 104 确实有一个让我们能够确定其方向的特征——一个巨大的物质螺旋,正在从系统中喷射出来。
上图是用夏威夷的凯克红外望远镜拍摄的。它显示了正在喷射的物质。两颗恒星都有强烈的物质喷射风,就像超太阳风一样。这些风相互碰撞,并从双星系统向外流出。流动的气体形成一个螺旋状图案,就像旋转的洒水器喷出水一样。气体实际上并没有沿着螺旋臂移动;那是一种由系统旋转引起的幻觉(彗星有时也会显示出这种相同的模式)。
悉尼大学天文学家彼得·塔希尔(Peter Tuthill)自 2000 年发现 WR 104 以来一直在研究它,他还制作了一个震撼人心的电影,展示了随着两颗恒星相互绕转而产生的螺旋图案。此处显示的动画是一个较旧的版本——有一个较新、更酷的版本,但由于文件大小为 400kb,我将仅提供链接——但它让你对正在发生的事情有了初步了解。需要注意的是,我们几乎是正面(face-on)地观察这个螺旋,大致沿着系统的极轴(它似乎相对于正面方向倾斜了约 12 度,但很难测量,并且可能倾斜 0-16 度之间——塔希尔的专业论文中有详细信息)。很难确切地说,但足够近到让我开始怀疑了。
如果 WR 104 以伽马射线暴的形式爆发,会发生什么?
一方面,它将异常明亮。实际上很难说有多亮;伽马射线暴的亮度以变幻莫测而闻名,而且在我们和该系统之间可能存在相当多的尘埃,会吸收大量可见光。在如此远的距离,来自伽马射线暴的主要担忧是双重的:高能辐射的冲击,以及称为宇宙射线的亚原子粒子的冲击。
大致相同距离的伽马射线暴爆发模型表明,直接影响是破坏臭氧层,并产生二氧化氮,这基本上就是烟雾。伽马射线由爆发产生,会撞击臭氧分子并将其分解,模型表明,在此距离的伽马射线暴可能在全球范围内消耗 30% 的臭氧层,局部地区消耗 50%。臭氧层需要数年才能恢复。请注意,我们近年来一直在处理的臭氧层空洞实际上消耗量不到 5%。显然,这是一个大问题。
此外,伽马射线会分解我们空气中的氮分子,这些分子会重新结合形成二氧化氮,这是一种红棕色气体,本质上就是烟雾。这可能会阻挡阳光,导致地球降温。考虑到全球变暖的现实,这听起来可能不错,但实际上,当我们不了解所有影响时,我们宁愿不发生这种情况。此外,二氧化氮是水溶性的,会以降雨的形式沉降,形成酸雨。
所以这一切都会很糟糕。
更糟的是,来自如此伽马射线暴的亚原子粒子流可能实际上更危险。这些宇宙射线撞击空气并产生称为μ子的快速粒子,这些粒子会像雨一样落到地球上。这有多糟糕?实际上,这相当不确定;涉及的变量很多,对此进行建模是出了名的困难。甚至不清楚来自如此距离的伽马射线暴的宇宙射线是否会到达我们,如果到达,究竟会发生什么。最坏的情况非常糟糕——大规模的生物灭绝——但我不知道是否有人真正相信那些模型。最好的情况是它们根本不会到达我们,所以范围有点宽。我们知道的实在太少。另一个问题是 WR 104 的距离不确定。它可能是 8000 光年,但其他天文学家认为它可能近至 5000 光年。这确实有影响,因为它可以造成的损害对距离很敏感。越远越好!塔希尔的团队认为 8000 光年是一个更好的估计,所以这是件好事。最后,我们不知道这样的恒星何时会爆炸。可能是今晚,也可能是数千年后。所以不值得为此失眠!总而言之:WR 104 是一个有趣的系统。这两颗恒星注定有一天会爆炸。如果它们只是普通的超新星,那么我们完全没有危险,因为它们离我们太远了,无法伤害我们(普通的超新星要近到大约 25 光年才能伤害我们,而 WR 104 比那远 300 倍)。它确实有可能其中一颗恒星会以伽马射线暴的形式爆炸,并且有可能对准我们,但我们不知道。而且我们不知道它会对我们产生什么样的具体影响。所以如果它在不到 10000 年内爆炸,如果它以伽马射线暴的形式爆发,如果它对准我们,如果在我们和它之间没有太多杂物,那么是的,我们可能会遇到麻烦。但这实在是太多“如果”了。考虑到所有这些不确定性,并且我已经为我的书广泛研究了伽马射线暴的危险,我不会因为 WR 104 而失眠。目前,这只是一个异常酷的天体,值得密切关注——仅凭其天文趣味性就值得了!但就它是否是“死亡之星”而言,我认为现在下结论还为时过早。













