Gevaar uit de ruimte

Gevaar uit de ruimte
Wetenschapsweek 2002
Volkssterrenwacht Amsterdam
Gevaar uit de ruimte
•
•
•
•
Hoe veilig is het leven op Aarde
Wat bedreigt ons
Moeten wij ons zorgen maken
Wat doen we er tegen
Gevaar uit de ruimte
• Gevaren zijn tijdgebonden en zitten meestal
in ons hoofd
• Meer kennis, meer
gevaren
• Invloed van film en
televisie
Gevaar uit de ruimte
• Denk aan invasie van Marsmannetjes (het
hoorspel)
• Maar wat bedreigt ons werkelijk en hoe
veilig is het op Aarde
Gevaar uit de ruimte
• Dagelijks valt 2000 tot 6000 kilo materiaal op
aarde waarvan 5000 stuks groter dan 1cm
diameter
• Dagelijks vinden meer dan 80 explosies van 5
Kiloton TNT (en meer) (een kleine atoombom)
plaats in de atmosfeer
• Seismometers meten regelmatig onverklaarbare
aardbevingen (quarkmaterie of mini zwarte gaten)
Gevaar uit de ruimte
• Zonneuitbarstingen vernietigen
electriciteitsdistributie (1989) en zendverkeer
(regelmatig)
• Wolken van materie afkomstig van supernova’s
komen op ons af (lange termijn)
• Straling van grote explosies (gamma bursters)
komen op ons af
• Sterren passeren en beinvloeden onze heliosfeer
(zeer lange termijn)
Hoe veilig is het op Aarde
• De atmosfeer van onze planeet beschermt
ons tegen straling en inslagen van kleine
voorwerpen.
• De stabiliteit van onze Zon in de rustige
lokale bel beschermt ons tegen grotere
gevaren
• Het broeikaseffect beschermt ons tegen
grote verschillen in temperatuur en neerslag
Wat bedreigt ons dan
• Bewegingen van buitenaf die planetoiden
en kuiperobjecten uit hun baan brengen
• Cataclysmische explosies veraf waarvan
deeltjes en straling langzaam op de
aarde afkomen
• De onbekendheid van deze gegevens
Wat bedreigt ons
• Gevaren van onze eigen zon,
zonsuitbarstingen Lezing R. Duvivier
• Meteorieten, planetoiden, Kuiperobjecten
en Planeet X Lezing Wim Nobel
• Gevaar van exploderende sterren specifiek
GammaRay Bursters lezing R. Duvivier
Onze Zon
• “Brandt” niet constant
• Kent verschillende cycli
• 11 – 22 jaar en onzeker 80 a 90 jaar, 200
jaar en langdurige cycli
• Tijdens hoogtepunten van een cyclus
stijgt de ontvangen energie op aarde en
neemt de kans toe op poollicht en inslag
van geladen deeltjes
Onze Zon
• Verschil in straling tijdens hoogtepunt
cyclus is 40% tov dieptepunt.
• Dus gevaarlijk voor piloten ed
• Op Aarde is de totale kosmische straling
gemiddeld 20% (de rest is straling van de
planeet zelf en de industrie)
• Op 10 km hoogte is de straling 100% hoger
Onze Zon
• Tijdens uitbarstingen (gericht op de Aarde)
kan de straling tienvoudig tot
honderdvoudig oplopen
• Regels voor de luchtvaart, stewardessen etc
Onze Zon
• Al lang is de relatie van zonnevlekken en
het poollocht bekend
Onze Zon
Onze Zon
• Zonnevlekken zijn de plek waar zonnevlammen
met windkracht 1600 het oppervlak verlaten
• Deeltjes van zonnevlammen bereiken soms de
Aarde en veroorzaken het poollicht
• En storingen in radioverkeer, distributie van
electriciteit en door het magnetisme oververhitting
van pijpleidingen en grote staalconstructies
Onze Zon
• En een stroom van deeltjes, zoals:
– Gamma straling
– UV straling
– Rontgen straling
Onze Zon
Onze Zon
• De straling van de Zon reikt tot de
heliopauze. Daar is de druk van de
zonnewind in evenwicht met de
kosmische straling
•
Als de Zonnewind afneemt en/of
de kosmische straling neemt toe
dan heeft dat effect op…..
wolkenvorming
Onze Zon
• Zeer hoogenergetische deeltjes uit het diepst
van de ruimte bevorderen de groei van nieuwe
bewolking door het uitstoten van elektronen uit
atomen, waardoor geladen ionen ontstaan die
aanleiding kunnen zijn voor het condenseren
van waterdruppels.
• Minder kosmische straling zou betekenen dat
er minder wolken ontstaan, zodat de zon het
aardoppervlak direct kan verwarmen, zonder
invloed op de atmosfeer
Onze Zon
• Is redelijk stabiel
• Kent nog onbekende fluctuaties en perioden
• Magnetische veranderingen beinvloeden het
magnetisme van de Aarde (aardbevingen
vulcanisme)
• Straling beschermt onze atmosfeer, maar tast
de atmosfeer ook aan in de bescherming
Pauze
• Einde lezing 1
Gevaren uit het Heelal
•
•
•
•
•
Exploderende sterren Supernovae
Passerende sterren
Straling
Vloedgolven van deeltjes
Supermassieve deeltjes
Gevaren uit het Heelal
• Supernovae moeten dichtbij liggen, binnen
een straal van 100 Lichtjaar is daar
voorlopig geen kandidaat aanwezig
• Passerende sterren, Proxima Centauri (4,2
LJ) passeert de zon over miljoenen jaren op
900 AU (< 1 LJ)
Gevaren uit het Heelal
• Naast de eeuwige dreiging van verstorende
materie en op ons af komende materie
dreigt van veraf uit het Heelal de kosmische
straling
• Maar is het echt een dreiging?
Gevaren uit het Heelal
•
•
•
•
•
•
straling
golflengte
Ioniserend < 1 nm
Ultraviolet 1 nm tot 400 nm
Zichtbaar
400 tot 780 nm
Infrarood
780 nm tot 3 mm
micro- en radiogolven > 3 mm
fotonenergie
> 1 keV
0,3 eV tot 1 keV
0,15 tot 0,3 eV
0,15 tot 40 meV
< 40 meV
• Ioniserende straling is het meest energierijk en
gevaarlijk
Gevaren uit het Heelal
• Ioniserende straling:
– Electromagnetische straling zoals Rontgen en
Gamma straling
– Deeltjes straling zoals α stralen, neutrinos,
electronen ed
Gevaren uit het Heelal
• Deeltjes , massa en materie in schokgolven
die op de Aarde afkomen en de activiteit
van de Zon beinvloeden en de Aarde
bedreigen (deeltjes en ionen zorgen voor
wolkenvorming
Gevaren uit het Heelal
• We bespreken alleen de korte termijn, op de
langere termijn ……
– Komt de Zon weer door het vlak van de
melkweg (meer straling)
– Komt de Zon in een actiever gebied in de
omloop om het centrum van de melkweg
– HET WORDT ZO WIE ZO WARMER
– Dat maken wij niet meer mee
Gevaren uit het Heelal
• Op de korte termijn dreigt er gevaar van
hoofdzakelijk deeltjes en straling
afkomstig van explosies
• Zoals supernovae en gamma ray bursters
• En onbekende fenomenen (maar dat is
onbekend)
Gevaren uit het Heelal
• Wat is een ster
– Zoals onze zon, Waterstof wordt omgezet in
Helium, dat is kernfusie
– Hoe kleiner de ster, des te lager de temperatuur
– Onze zon gaat meer dan 10 miljard jaar mee
– Zeer grote sterren soms niet meer dan 100
miljoen jaar
– Zeer kleine sterren 100 miljard jaar
Gevaren uit het Heelal
• Als de waterstof op is dan krimpt de ster,
wordt heter en heter
• Helium wordt omgezet in koolstof
• Bij grote sterren wordt steeds sneller…..
– Koolstof omgezet in Magnesium en Natrium
– Zuurstof omgezet in Silicium
– Silicium omgezet in IJzer
Gevaren uit het Heelal
• Omzetting in IJzer is de laatste fase
– De kern trekt snel samen
– Zeer veel energie verlaat de ster aan de polen
– Golven materie worden het heelal
ingeslingerd
– De kern wordt een neutronenster
– Bij zware kernen, verder verval tot een
zwart gat ?
Gevaren uit het Heelal
• “normale
materie”
• Neutronen
sterren
• Zwarte gaten
Gevaren uit het Heelal
• Straling
– Alpha deeltjes zijn helium kernen:
– Beta deeltjes (Rontgen straling) zijn snelle
electronen:
– Gamma stralen zijn hoge energie fotonen
Gevaren uit het Heelal
• Gamma stralen zijn het gevaarlijkst
• En komen vrij bij:
– Alle kernfusie en Splitsings processen
– “gewone” kernfusie H -> He
– “extreme” fusie
Si -> Fe
• Zeer veel gamma stralen komen vrij bij de
allerlaatste fase van supermassieve sterren
Gevaren uit het Heelal
• Gammaray bursts kunnen veroorzaakt
worden door:
– Massieve supernovae (Eta Carinae)
– Exotische supernovae zoals collapsars
– Samensmelten van neutronensterren en/of
zwarte gaten
– Annihilatie van materie en antimaterie
Gevaren uit het Heelal
• De Gammastraling uitbarsting (GRB) :
– Duurt typisch ~ 20 – 40 seconden
– Is 10 miljoen maal helderder dan een supernova
– Geeft 1031 maal zoveel energie als een 10
Megaton atoombom
– Op 300000 Lichtjaar afstand is de impact even
groot als een atoombom op 1000 Km afstand
Gevaren uit het Heelal
• Een GRB is:
– Waarschijnlijk Jet van de zeer kortstondige
supernova flits naar ons toegericht
– Waarschijnlijk bij zeer zware sterren de
overgang van neutronenkern naar zwart gat
– Zeldzaam in voorkomen (400 keer per jaar)
– Ver weg (120 miljoen tot 15 miljard LJ
afstand)
Gevaren uit het Heelal
• Er is nooit 1 uniek model, dus er zijn kleine
GRB’s en zeer geweldadige
• De grote gevaarlijk uitbarstingen komen
misschien alleen voor in zeer jonge eerste
generatie sterren (12 – 15 miljard LJ
afstand)
• Gemiddeld zou eens in de miljoen jaar een
GRB in onze melkweg kunnen voorkomen
Gevaren uit het Heelal
• Dat kan morgen zijn……
• Dus maar hopen dat..
–
–
–
–
De “Jet” niet op ons gericht is
“Wij” Net even aan de andere kant zitten
We beschermd zijn (grotten, beton, lood ed)
Niet net toevallig in een vliegtuig of
ruimtevaartuig zitten
Gevaren uit het Heelal
• Botsing van een gamma straal op Aarde
betekend dat:
– De atmosfeer absorbeert en verhit
– Zware stormen ontstaan en isotopen van vele
soorten op het oppervlak komen
– Er geen kraters worden gevormd
– Er veel wolken worden gevormd
– De Volkssterrenwacht zijn deuren moet sluiten