Wybuch supernowej w gwiazdozbiorze Byka, a średniowieczna dżuma

Od pewnego czasu w internecie, szczególnie rosyjskim, krąży hipoteza, że dżuma średniowieczna była chorobą popromienną. Vlogerzy i blogerzy sugerują się, że Słońce gwałtownie zwiększyło swoją aktywność, albo w Słońcu lub w jego okolicy wybuchła mikronowa itp. i dopatrują się podobieństw między objawami średniowiecznej dżumy i chorobą popromienną. Wikipedia podaje takie objawy dżumy średniowiecznej:

"Współczesne opisy objawów czarnej śmierci są często nieprecyzyjne, bądź mocno różnią się między sobą. Najczęściej zauważanym symptomem choroby był obrzęk pachwinowych, pachowych lub szyjnych węzłów chłonnych. Giovanni Boccaccio, będący świadkiem zarazy, tak opisuje jej objawy:

"Wiosną tego roku mór począł w przedziwny sposób okrutne spustoszenia czynić. Choroba nie objawiała się u nas tak, jak na Wschodzie, gdzie zwykłym znamieniem niechybnej śmierci był upływ krwi z nosa. Zaczynała się ona równie u mężczyzn jak u kobiet od tego, że w pachwinach i pod pachą pojawiały się nabrzmienia, przyjmujące kształt jabłka albo jajka i zwane przez lud szyszkami. Wkrótce te śmiertelne opuchliny pojawiały się i na innych częściach ciała; od tej chwili zmieniał się charakter choroby: na rękach, biodrach i indziej występowały czarne albo sine plamy; u jednych były one wielkie i rzadkie, u drugich skupione i drobne. Na chorobę tę nie miała środka sztuka medyczna; bezsilni byli też wszyscy lekarze"

Komentując tę relację Ziegler pisał, że jedynym wątpliwym w niej szczegółem medycznym jest związek obrzęku węzłów chłonnych z nieuchronną śmierci.

Kolejnymi objawami choroby była wysoka gorączka i wymiotowanie krwią. Większość chorych umierała w przeciągu 2–7 dni po zarażeniu. Historyk David Herlihy zidentyfikował inny potencjalny objaw czarnej śmierci, wspominany w źródłach: piegopodobne plamy i wysypka na skórze, być może związana z pokąsaniem przez pchły.

Niektóre świadectwa (np. Louisa Heyligena, zmarłego w wyniku epidemii w 1347 muzyka z Awinionu) wspominają o formie choroby, infekującej płuca i prowadzącej do chorób układu oddechowego, mogącej być tożsamą z dżumą płucną.

Było powiedziane, że zaraza przyjmuje trzy formy. W pierwszej ludzie cierpią z powodu infekcji płuc, prowadzającej do trudności z oddychaniem. Kto posiada te zepsucie lub skażenie, nie może uciec, ale umrze w ciągu dwóch dni. Inna forma (…) w której wyrzynają się pod pachami bąble (…) trzecia forma, w której ludzie obu płci porażeni chorobą w pachwin."

Na początku XXI wieku rozpoczęto badania genetyczne szczątków ludzi zmarłych w czasach czarnej śmierci. Próbowano na siłę wskazać związek średniowiecznego pomoru z pałeczką dżumy. Badacze stwierdzili, że im się to udało, lecz mimo to inni naukowcy mieli duże zastrzeżenia co do wyników tych prac.

A teraz spójrzmy na objawy choroby popromiennej (za Wikipedią):

"Objawy ostrej choroby popromiennej występują w kilka do kilkudziesięciu godzin po napromieniowaniu.

Postać subkliniczna

Pochłonięta dawka: 0,5–2 Gy

Objawy: ogólne osłabienie, zmniejszenie ilości limfocytów we krwi obwodowej (limfopenia) występujące kilkanaście dni po napromieniowaniu

Bezpośrednia przyczyna: depresja narządów limfatycznych (limfocyty są najbardziej promieniowrażliwymi komórkami u człowieka)

Śmiertelność u człowieka: 0%

Postać hematologiczna

Pochłonięta dawka: 2–4 Gy

Objawy: ogólne osłabienie, zmniejszenie ilości limfocytów we krwi obwodowej (limfopenia) występujące kilka dni po napromieniowaniu, później niedokrwistość i obniżenie odporności ustroju, niekiedy skaza krwotoczna

Bezpośrednia przyczyna: depresja szpiku

Śmiertelność u człowieka: do 25% chorych

Postać jelitowa

Pochłonięta dawka: 4–8 Gy

Objawy: dominują objawy ze strony przewodu pokarmowego z charakterystycznymi krwawymi biegunkami, skaza krwotoczna oraz zaburzenia gospodarki wodno-elektrolitowej z obrzękami. Objawy pojawiają się wkrótce po napromieniowaniu, najpóźniej do kilkunastu godzin

Bezpośrednia przyczyna: popromienne uszkodzenie nabłonka przewodu pokarmowego z pojawieniem się owrzodzeń

Śmiertelność u człowieka: 50–100% chorych.

Postać mózgowa

Pochłonięta dawka: 8–50 Gy

Objawy: drgawki, utrata przytomności wkrótce po napromieniowaniu

Bezpośrednia przyczyna: uszkodzenie przewodnictwa nerwowego, zwłaszcza synaptycznego

Śmiertelność: 100% napromienionych (jest to postać obserwowana u zwierząt doświadczalnych; u człowieka może być ona obserwowana przy wypadkach radiacyjnych, przy bardzo dużej dawce pochłoniętej).

Kanadyjski fizyk i chemik Louis Slotin, który brał udział w projekcie „Manhattan”, został śmiertelnie napromieniowany dawką 21 Gy. Zmarł na skutek ostrej choroby popromiennej 9 dni po wypadku w Los Alamos National Laboratory.

Postać enzymatyczna

Pochłonięta dawka: powyżej 50 Gy

Objawy: utrata przytomności, prawie natychmiastowa śmierć

Bezpośrednia przyczyna: zablokowanie aktywności enzymatycznej w wyniku bezpośredniego rozerwania wiązań chemicznych białek enzymatycznych przez kwanty promieniowania jonizującego (tzw. efekt tarczy)

Śmiertelność: 100% napromienionych (jest to postać obserwowana u zwierząt eksperymentalnych, poddanych napromienieniu o bardzo dużej mocy). Przykładowe wypadki radiacyjne, w których ludzie ulegli napromieniowaniu dawką powyżej 50 Sv (>5000 REM)[6]:

operator, który otrzymał od 60 do 180 Sv (18 000 REM) na górną część ciała w wypadku w Los Alamos, w stanie Nowy Meksyk (Stany Zjednoczone) 30 grudnia 1958; zmarł po 36 godzinach;

w wypadku w Wood River Junction, w stanie Rhode Island (Stany Zjednoczone) 24 lipca 1964 jeden z pracowników otrzymał dawkę 100 Sv (10 000 REM); zmarł po 49 godzinach."

Patrząc na średniowieczne opisy objawów czarnej śmierci i porównując je z opisami choroby popromiennej można doszukać się wielu podobieństw. Jeśli ludzie zostali napromieniowani, to co mogło być źródłem promieniowania?

W roku 1054 Arabowie i Chińczycy poczynili obserwacje wybuchu supernowej w gwiazdozbiorze Byka, którą obecnie znamy jako Mgławicę Kraba. Promieniowanie jonizujące składa się z części elektromagnetycznej (promieniowanie gamma), która jonizuje materię pośrednio poprzez rozpraszanie komptonowskie, efekt fotoelektryczny, czy kreację par elektron - pozyton i strumieni cząstek elementarnych: neutronów, protonów, jąder helu i cięższych pierwiastków, które to jony jonizują materię bezpośrednio poprzez oddziaływanie kulombowskie.

Promieniowanie gamma, które dotarło do Ziemi wraz z promieniowaniem optycznym zaobserwowanym przez Chińczyków w 1054 roku prawdopodobnie zostało w całości pochłonięte przez atmosferę ziemską i nie dotarło do powierzchni, gdyż Wikipedia nie podaje, by jakieś dramatyczne wydarzenia zaszły w roku 1054. Ludzie więc zostali napromieniowani strumieniem cząstek elementarnych, które dotarły później do Ziemi. Z Chin nie mamy dokładnej daty kiedy zaczęła się epidemia. Jest tylko powiązanie epidemii z klęskami głodu, które zaczęły się w 1331 roku. Wiemy natomiast, że w Europie epidemia zaczęła się w 1347 roku i do 1353 roku objęła też całą Rosję.

I teraz policzmy z jaką prędkością mogły lecieć jądra atomowe od Mgławicy Kraba do Ziemi.

Mgławica Kraba jest oddalona od Ziemi o 6300 lat świetlnych. Rok świetlny to 9,4607×10^15 m. Jeden rok kalendarzowy to 31 536 000 sekund. Czyli cząstki pokonały drogę 59 602 410 000 000 000 000 metrów czyli 59 602 410 000 000 000 kilometrów w czasie około 6600 lat, czyli 208 137 600 000 sekund. I to nam daje około 286 360 km/s, czy około 95% prędkości światła w próżni. Przy wybuchach supernowych takie prędkości są możliwe. Może się okazać, że lżejsze jądra dotarły wcześniej, ale nie wywołały jakiś szkód, ponieważ cząstki o dużych prędkościach w czasie drogi przez ośrodki materialne słabo oddziałują z materią i powoli wytracają prędkość. Dopiero przy pewnej prędkości krytycznej zaczynają gwałtownie hamować przekazując swoją energię otoczeniu. Jak widać na poniższym wykresie zaczerpniętym ze strony if.pw.edu.pl praktycznie wszystkie jony pokonują w materii pewną odległość określaną jako zasięg, a potem nagle wszystkie hamują.

Kolejny rysunek poniżej pokazuje zależność średniej gęstości jonizacji od drogi przebytej w absorbencie. Tłumacząc to na język polski chodzi o to, że cząstka mając dużą prędkość słabo oddziałuje z otoczeniem, dopiero po wyhamowaniu do pewnej prędkości silnie jonizuje ośrodek wokół siebie oddając mu swoją energię i zatrzymuje się. Cząstki o mniejszym ładunku są słabiej hamowane niż cząstki o większym ładunku elektrycznym, co się przekłada na to, że lżejsze jądra o mniejszej liczbie atomowej dolecą dalej w danym ośrodku niż jądra atomowe o większej liczbie atomowej. mając podobną prędkość początkową, mimo, iż cięższe jądra dysponują większą energią kinetyczną.

Innym czynnikiem wpływającym na ruch cząstek naładowanych pędzących z kosmosu jest ziemskie pole magnetyczne ukazane na rysunku poniżej zaczerpniętym ze strony zpe.gov.pl. Wiemy ze wzoru na siłę Lorenza, że siła odchylająca cząstki w polu magnetycznym jest wprost proporcjonalna do ładunku cząstek i do ich prędkości. Biorąc pod uwagę relatywistyczne efekty zmiany masy i przez to siły bezwładności stawiającej opór sile Lorenza, to bez wdawania się w zbędne szczegóły, dla cząstek lecących z prędkością równą 99% prędkości światła masa wzrastała 7-mio krotnie, dla cząstek o prędkości 95% prędkości światła - 3,2 raza, a dla cząstek o prędkości 90% prędkości światła - 2,3 raza.

Czyli jądra lekkie, o najmniejszym ładunku elektrycznym i najszybsze przeleciały przez atmosferę, biosferę i wbiły się gdzieś w skorupę ziemską, a może i głębiej, te o średnim ładunku, masie i prędkości doleciały do powierzchni Ziemi i zasiały spustoszenie wśród ludzi, a najcięższe nie doleciały do powierzchni wcale albo opadły w łagodny sposób na biegunach, bo zostały odchylone przez pole magnetyczne i wyhamowane w atmosferze ziemskiej.