A gamma sugarakban gazdag területek egyértelműen világegyetemünk legerőszakosabb és legenergikusabb helyszíneit foglalják magukban. Ezek az elektromágneses hullámban megfigyelt legfényesebb események. Általában másodpercekig tartanak, de nagy mennyiségű energiát hordoznak nagyon rövid hullámhossz (gamma-fotonok) formájában. Rendkívül keskeny nyalábok, amelyek két irányban terjednek bizonyos asztrofizikai forrásból. Kétféle gammakitörés létezik: hosszú és rövid. A Nap is produkál rövid, néhány másodpercig tartó kitöréseket, de ezek nem okoznak észrevehető kárt az élőlényekben. A gamma-sugarakat 1900-ban Ulrich Villard fedezte fel, de sokáig a fénytől független részecskéknek hitték ezeket. A csillag robbanása csak az első szakasz. Maga a gamma-buborék kitörés valamikor később keletkezik, de hogy ez órákkal, napokkal vagy akár hetekkel később történik, azt még senki sem tudja.  Bármikor elpusztíthatja a Földet egy ilyen gamma-kitörés előzetes figyelmeztetés nélkül? A válasz igen. Ennek esélye kevés, de a hivatalos szervek igyekeznek megnyugtatni minket.

Amikor nagyon nagy csillagok pusztulnak el, abbahagyják az égést és saját gravitációjuk alatt összeomlanak vagy feltehetően két neutroncsillag ütközéséből. Ilyen esetekben az energia nem egyenletesen bocsátódik ki minden irányba, hanem irányított nyalábokban. Néha szabad szemmel is látható több milliárd fényév távolságból. Az asztrofizikusok felfedezték, miért csak néhány hipernóva-robbanás okoz gammakitöréseket. A gamma-sugárzás hirtelen növekedése akkor következik be, amikor egy csillag százezer kilométer/másodperces sebességgel – a fénysebesség harmada – kilövell anyagáramot. A hipernóva olyan robbanás, amely egy csillag életének végén következik be, és amelynek tömege több mint tízszerese a Nap tömegének. Ezeket a kitöréseket először a nukleáris fegyverek tilalmáról szóló szerződés megsértésének megfigyelésére tervezett műholdak észlelték és valahol a Nagy Medve csillagképben helyezkedtek el. Rendkívül nagy mennyiségű energiát bocsátanak ki – annyit, amennyit a Nap több millió év alatt kibocsát. Ez annyira intenzív, hogy képes elpusztítani az összes életet legalább több száz fényév sugarú körön belül. A gamma-kitörések tanulmányozása így nemcsak a világegyetem szerkezetének megismerését teszi lehetővé, hanem a potenciális kockázatok felmérését is.

Ha száz fényévnyire a Földtől történne gammakitörés, az egész Naprendszert elnyelné. Viszonylag rövid életűek és maximum pár percig tartana, a leggyakoribb időköz tíz másodperc. Éppen ezért csak a Föld egyik féltekét érné el. A másik félteke viszonylag biztonságos lenne, legalábbis egy ideig. A legsúlyosabb következmények közvetlenül a gammakitörés alatti helyeken jelentkeznének (ahol a felvillanás közvetlenül a fejünk felett, a zeniten lenne látható), és minimálisak azokon a helyeken, ahol a felvillanás a horizonton látható. De még így sem lenne a Földön egyetlen hely sem teljesen biztonságos. Aki a felvillanás pillanatában felnézne az égre, megvakulna és bőre megégne. Emellett az ultraibolya sugárzás is égési sérüléseket okozna. Az ózonréteg nagyban károsodna, nagyjából fele elpusztulna. A réteg kismértékű károsodása is nagy problémákat okoz napjainkban, de az ilyen mértékű pusztulás minden élet végét jelentené. 

A hozzánk legközelebbi gamma-kitörés jelölt a déli égbolton látható és egy szabad szemmel jelentéktelen csillag. Eta Carinae-nak, vagy egyszerűen csak Etának hívják, halvány csillag a fényesebb csillagok tömegében. Halvány fénye azonban megtévesztő és elrejti vadságát. Valójában körülbelül 7500 fényévnyire található és egyben ez a legtávolabbi csillag, amely szabad szemmel látható. Az Eta valójában kettős rendszer lehet, két egymás körül keringő csillaggal. A csillagot körülvevő anyag annyi fényességet és interferenciát produkál, hogy a csillagászok még mindig nem száz százalékig biztosak ebben. Akár százszor akkora tömegű is lehet, mint a Nap vagy még nagyobb. Egy másodperc alatt annyi fényt bocsát ki, mint a Nap két hónap alatt. 1843-ban olyan hevesen tombolt, hogy az égbolt második legfényesebb csillaga lett, még ilyen nagy távolságból is. Kolosszális mennyiségű anyagot lövellt ki, több mint tízszeresét a Nap tömegének, óránként több mint 1,5 millió kilométeres sebességgel. Ma ennek a robbanásnak a következményeit az űrben szétszóródó anyagfelhők formájában láthatjuk. Az Eta egy közelgő gammakitörés minden jellemzőjét mutatja. Szinte biztosan szupernóvaként fog felrobbanni, de nem tudni, hogy hipernóva-típusú gammakitörés lesz vagy normál. Azt is érdemes megjegyezni, hogy ha felrobbanna és gammakitörést bocsátana ki, a rendszer orientációja olyan, hogy a nyaláb elkerülné a Földet abban az esetben, ha nem válik hipernóvává. Egy ilyen gamma-kitörés szubatomi részecskét juttatna a légkörünkbe. A kitörés után néhány órával ezek a részecskék a légkörünkbe csapódnának, müonokat zúdítva le. A rejtőzködés nem sokat segítene, mert a müonok közel kettő kilométer mélységig képesek behatolni a vízbe. A másik lehetséges gamma-kitörés jelölt sokkal veszélyesebb lehet ránk nézve a számítások alapján. Ez a WR 104, amely véletlenül körülbelül ugyanolyan távolságra található tőlünk, mint az Eta Carinae. A WR 104 szintén kettős rendszer, amelynek egyik csillaga felfúvódott fenevad, amely élete végéhez közeledik. Felrobbanhat gammakitörésben és ez többé-kevésbé közvetlenül felénk is irányulhat de mindkét lehetőség bizonytalan. A lista itt nem ér véget, mert ahogyan nemrég bebizonyosodott, bármelyik általunk ismert vagy nem ismert magnetár képes nagy erejű gamma-kitörést kibocsátani.

2004 végén a világegyetem számunkra is bebizonyította, hogy képes bolygókat elpusztítani a másodperc tört része alatt. Egy magnetárból (neutroncsilag) származó gammasugár-kitörés érte el a Földet és mérhető nyomokat hagyott a légkörben. Bolygónkat csak a távolság mentette meg. Hirtelen jött, senki nem tudta előre. A Földről láthatatlan neutroncsillag rövid időre annyi energiát bocsátott ki, amennyit a Nap több tízezer éve. Nagy energiájú sugárzásáram haladt át a csillagközi téren és elérte a Földet, ionizálva a légkört és túlterhelte a műholdak detektorait. Ha a forrás közelebb lett volna, a következmények katasztrofálisak lehettek volna a bolygó teljes bioszférájára nézve. Tehát a gamma-kitörés jelöltek listája, amelyek a Földre nézve veszélyes, sokkal hosszabb lehet, mint azt gondolnánk. A kitörés halványuló csóvájának elemzése adatokat szolgáltatott a neutroncsillagok belső szerkezetéről és új kutatási területet indított el, melynek neve neutron-aszteroszeizmológia. A fő következtetés ebből az, hogy az űrben léteznek olyan folyamatok, amelyek azonnal és előzetes figyelmeztetés nélkül elpusztíthatják az életet bármelyik bolygón. 

 Egy nemzetközi kutatócsoport rekordnagyságú gammasugár-kitörések nyomait fedezte fel a tibeti müondetektorok adataiban, amelyek 2014 és 2017 között érték el a Földet. A legerősebb részecske energiája 450 teraelektronvolt volt – ez példátlan szint. Úgy vélik, hogy a múltban még erősebb részecskeáramlatok jelentős károkat okozhattak a Föld bioszférájában, beleértve a tömeges kihalásokat is. Az ezzel kapcsolatban megjelent új tanulmány szerzői a Tibetben telepített müondetektorok csoportja által 2014 és 2017 között gyűjtött adatokat vizsgálták. Mindegyik a Rák-ködből származott, amely az SN 1054 szupernóva maradványa. Itt a PSR B0531+21 neutroncsillag másodpercenként körülbelül harmincszor forog és viszonylag alacsony energiájú gammakitöréseket bocsát ki. Jelenleg ez a galaxisunkban ismert legerősebb állandó gammasugár-forrás. 

 Eddig a tudósok azt feltételezték, hogy intenzív, hosszú gammakitörések nem fordulhatnak elő a világegyetemnek hozzánk közel eső részében és csak a fémszegény galaxisokra jellemzőek (ebben az esetben minden elemre gondoljunk, kivéve a hidrogént és a héliumot). Nemrégiben felfedezték, hogy időnként előfordulhatnak galaxisunkban is, amely magas fémtartalmú. Ez felveti annak a lehetőségét, hogy befolyásolhatták az élet létezését a bolygónkon. A tudósok kiszámolták a gamma-kitörések valószínűségét bolygónk közvetlen közelében, és megállapították, hogy az elmúlt egymilliárd évben ezek hatvan százalékos valószínűséggel okozhatták az élőlények tömeges kihalását. Így minden bizonnyal az ordovícium-szilur idején történt kihalás is emiatt történt.  

A miénkhez hasonló galaxisok nagy felbontású szimulációinak elemzésével a kutatók felfedezték, hogy a sötét anyag nem gömb alakú eloszlású, ahogy azt korábban gondolták, hanem lapos és egyenetlen alakú, hasonlóan a galaxis középpontjában lévő csillagokhoz. Ez a jelenleg elfogadott álláspont. Ez a szerkezet lehetővé teszi, hogy a sötét anyag részecskéi megsemmisítsék egymást, létrehozva azokat a gamma-sugarakat, amelyeket a Fermi űrteleszkóp mért. Mindenesetre a Tejút középpontjában szokatlanul nagyerejű gamma-kitöréseket észleltek. Két fő hipotézis létezik ennek eredetét illetően: a milliszekundumos pulzárok, azaz nagyon régi és gyors neutroncsillagok, illetve a sötét anyagrészecskék megsemmisülése. Azonban eddig a megfigyelt gamma-sugárzás eloszlása ​​nem tűnt összhangban lévőnek a sötét anyagra előre jelzett eloszlással. Meglehet, hogy a Tejútrendszer egy apró törpe kísérőgalaxisa lehet felelős a galaxisunk középpontjában látható gammasugár-tartományért. Az ötvenezer fényév átmérőjű gammabuborék homokóra alakja továbbra is rejtélynek számít. 

 

Orosz tudósok felfedezték, hogy az alacsony dózisú gamma-sugárzás meghosszabbítja a gyümölcslegyek élettartamát, főleg a nőstények esetében. Ezek az eredmények segíthetnek azonosítani a hosszú élettartamot elősegítő géneket és potenciálisan öregedésgátló kezeléseket fejleszteni emberek számára. Ez a hatás a hormézis egyik mechanizmusa, ami olyan jelenség, amelyben a mérsékelt stressz (kis dózisú méreg vagy sugárzás) stimulálja a testet és elősegíti a hosszú élettartamot. Ez azzal magyarázható, hogy az ilyen expozíciók nem okoznak észrevehető kárt a szervezetben, hanem aktiválják a védekező mechanizmusait. Ez növeli az ellenállást a külső hatásokkal szemben és az immunitást, felgyorsítja a regenerációt és megnöveli az élettartamot. A daganatellenes hatás különösen figyelemre méltó. Ahogy a mondás tartja, ami nem öl meg, az megerősít. A kifejlett legyek az emberekkel ellentétben jól tolerálják a sugárzást. Még az 1000 gray-es dózis sem okozza azonnali halálukat, csak kismértékben rövidíti meg az élettartamukat. Ezért a tized- és századrésznyi gray-dózisok, amelyek embereknél sugárbetegséget okoznának, a legyek számára kicsinek tekinthetőek.

 

A villámlás rövid gammakitöréseket hoz létre, amelyek a bolygó legnagyobb energiájú természetes jelenségei. A kutatók nemrégiben a Nemzetközi Űrállomás műszereivel mérték ezeket a nagy energiájú földi gammavillanásokat vagy TGF-eket . A munka segít feltárni a villámoknak nevezett fényes villanások létrejöttének mechanizmusát. A villám gyors elektromos kisülés, amely átmenetileg kiegyenlíti az ellentétes töltéseket egy felhőn belül vagy a felhő és a talaj között. A felhő töltődését konvekció hajtja, a könnyebb jégrészecskék a magasba szállnak, a nehezebb részecskék pedig a gravitáció hatására leesnek. Amikor ezek a részecskék ütköznek, töltést cserélnek. Amikor egy zivatar nagyon nagy energiájú elektronokat generál, amelyek a felső légkörbe törnek ki, ezek az elektronok csak milliszekundumokig tartanak, de röntgen- és gamma-sugarakat bocsátanak ki. A kísérlet segített meghatározni, hogy mi történik, amikor ezek az elektronok felszabadulnak. Ahogy a villám átszeli a felhőt, az előtte lévő légkör nagyon gyors, nagyon nagy áramerősségű impulzussá bomlik fel. A folyamat során elektronokat lő ki, amelyek fényes villanásokat hoznak létre. Mivel a villámlás veszélyes, a tudósok általában laboratóriumban tanulmányozzák, de ezek nem adják meg a valódi természetét. A TGF-ek jóval a normál villámlás és viharfelhők feletti magasságban fordulnak elő, így mérésük kihívást jelent és ez a legalacsonyabb platform az űrben, jóval alacsonyabban, mint a műholdak. Hamarosan folyamatos és szinte teljes globális villámfigyelést fogunk végezni geostacionárius pályán keringő amerikai, európai és kínai eszközökkel. Ez a lefedettség javítani fogja az időjárás- és éghajlat-előrejelzéseket, ha megfelelően használjuk az adatokat.