銀河系での生活を始めるのに最適な地域 |クアンタマガジン

少なくとも私たちが知っているように、生命が宿るためには、惑星は比較的穏やかで安定した恒星を周回する必要があります。また、惑星が一年を通じて同様の暖かさを経験できるように、惑星の軌道はほぼ円形でなければなりません。また、地表水が沸騰しないように、熱すぎてもいけません。水が氷の中に閉じ込められないように、冷たすぎないこと。しかし、川や海が液体のままになるのにちょうどいいのです。

これらの特徴は、星の周りの「ハビタブルゾーン」を定義し、生命に適した系外惑星の探索においてターゲットとなる魅力的な場所です。しかし、科学者たちは銀河全体を同様の精査にさらすようになっています。異なる生物圏を持つ大陸に異なる動植物が存在するのと同じように、銀河の異なる領域には異なる星や惑星の集団が存在する可能性があります。天の川銀河の激動の歴史は、銀河の隅々までが同じではなく、人が住むことができると考えられる惑星を作るのに適しているのは銀河の一部の領域だけかもしれないことを意味している。

系外惑星の科学者たちは、地球外生命体をどこで探すかについてアイデアを微調整しており、現在、星の起源とその近隣について検討していると述べた。 ジェスパーニールセン、コペンハーゲン大学の天文学者。新しいシミュレーションと、惑星を探して何百万もの恒星を監視する衛星からの観測によって、銀河の近隣地域、さらにはおそらく異なる銀河がどのように惑星を異なる形で形成するのかが明らかになってきている。

「それはひいては、望遠鏡をどこに向けるべきかをよりよく理解するのに役立つだろう」とニールセン氏は語った。

銀河地理学

今日は天の川 複雑な構造をしています。その中心にある超大質量ブラックホールは、銀河の最も高齢の人々の一部を含む厚い星の塊である「バルジ」に囲まれています。この膨らみは「薄い円盤」に包まれており、晴れた暗い夜に頭上に曲がりくねって見える構造物です。太陽を含むほとんどの星は、薄い円盤の螺旋状の腕の中にあり、その腕は古い星を含む幅広の「厚い円盤」に包まれています。そして、暗黒物質、高温ガス、いくつかの星からなる拡散したほぼ球形のハローが建築全体を包み込んでいます。

科学者たちは少なくとも 2004 年にわたり、居住に適した条件がこれらの構造物間で異なるのではないかと考えてきました。銀河の居住可能性に関する最初の研究は、オーストラリアの科学者チャールズ・ラインウィーバー、イェーシェ・フェナー、ブラッド・ギブソンが行ったXNUMX年に遡ります。 歴史をモデル化した 天の川銀河を観察し、ハビタブルゾーンがどこにあるかを研究するために使用しました。彼らは、どの主星が岩石惑星を形成するのに十分な重元素（炭素や鉄など）を持っているのか、どの星が複雑な生命が進化するのに十分な期間存在しているのか、どの星（および周回惑星）が近隣の超新星から安全であるのかを知りたかったのです。彼らは最終的に、銀河の中心に穴があるドーナツ型の領域である「銀河のハビタブルゾーン」を定義することになった。この領域の内側の境界は銀河中心から約 22,000 光年離れたところで始まり、外側の境界は約 29,000 光年離れたところで終わります。

それ以来20年間、天文学者たちは銀河内の恒星と惑星の進化を制御する変数をより正確に定義しようと試みてきたという。 ケビン・シュラフマン、ジョンズ・ホプキンス大学の天文学者。例えば、惑星は生まれたばかりの恒星を取り囲む塵に覆われた円盤の中で誕生し、簡単に言えば、「原始惑星系円盤に岩石を作る物質が豊富にあれば、より多くの惑星ができるだろう」と同氏は述べた。

銀河の一部の地域には、他の地域よりもこれらの惑星形成成分がより密に播種されている可能性があり、科学者たちは現在、銀河の近隣地域がそこに住む惑星にどの程度の影響を与えているかを理解するために取り組んでいます。

ここに系外惑星があります

知られている約 4,000 個の系外惑星のうち、これまでのところ、どの種類の惑星がどこに住むかを決定する規則はほとんどありません。スターシステムはありません 私たちとよく似ています、そして彼らのほとんどはそれさえしません お互いによく似ている.

ニールセンと彼の同僚は、天の川銀河の厚い円盤、薄い円盤、ハローで惑星の形成が異なるかどうかを知りたいと考えていました。一般に、薄い円盤の星には厚い円盤の星よりも多くの重元素が含まれています。これは、それらがより多くの惑星形成成分を含む可能性のある雲から成長したことを意味します。欧州宇宙機関の星追跡衛星ガイアからのデータを使用して、ニールセンと彼の同僚はまず、特定の元素の存在量に基づいて星を分離しました。次に、それらの集団の間での惑星形成をシミュレーションしました。

彼らのシミュレーション彼らが10月に発表した論文では、巨大ガス惑星とスーパーアース（最も一般的なタイプの系外惑星）が、薄い円盤の中でより豊富に成長していることを示した。これはおそらく、（予想通り）それらの星には利用できる建築材料がより多く含まれているからだろう。また、より重い元素を多く含む若い恒星には、一般的により多くの惑星が存在する傾向があり、小さな惑星よりも巨大な惑星の方が一般的であることも判明した。逆に、厚い円盤やハローには巨大ガス惑星はほとんど存在しませんでした。

シュラウフマン氏は研究には関与していなかったが、結果は理にかなっていると述べた。星が誕生する塵とガスの組成は、星が惑星を形成するかどうかを決定するために重要です。そして、その構成は場所によって異なるかもしれないが、場所はスターの世界構築の舞台を設定するかもしれないが、それが最終的な結果を決定するわけではないかもしれないと彼は主張した。

ニールセンのシミュレーションは理論的なものですが、最近の観察のいくつかは彼の発見を裏付けています。

6月、NASAの惑星探査用ケプラー宇宙望遠鏡のデータを用いた研究で、天の川銀河の薄い円盤内の星々が、 より多くの惑星、特に厚い円盤内の星よりも、スーパーアースや海王星以下のサイズの世界。ある説明ではこう言われました。 ジェシー・クリスチャンセンカリフォルニア工科大学の系外惑星科学者であり、この研究の共著者でもある彼は、古い厚い円盤の星は、何世代にもわたって死にかけている星が宇宙に建物を植え付ける前に、惑星を作る成分がまばらだったときに誕生した可能性があると考えています。世界のブロック。あるいは、厚い円盤の星は、乱流によって赤ちゃん惑星の合体がまったく妨げられる、高密度で放射線量の高い環境で誕生したのかもしれない。

クリスチャンセン氏は、惑星は人口が密集した「都市」地域ではなく、郊外のような開けた地域のほうがうまくいくかもしれないと述べた。私たちの太陽は、そのような人口のまばらな郊外地帯の一つにあります。

その他の地球

クリスチャンセンの調査とニールセンのシミュレーションは、銀河の近隣の関数として惑星の発生を研究した最初の研究の 1 つです。 ベダンチャンドラハーバード・スミソニアン天体物理学センターの天文学者は、さらに一歩進んで、天の川銀河が成長するにつれて消費した銀河の一部では惑星形成が異なっていた可能性があるかどうかを研究する準備をしている。将来的には、NASA が開発予定のナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡のような、きめ細かく調整された調査や機器が、人口統計学者が人口を理解するのと同じ方法で、惑星の形成を理解するのに役立つことをニールセン氏は期待している。どのタイプの星がどのタイプの惑星をホストするかを予測できますか?地球は特定の地域で形成される可能性が高いのでしょうか?そして、どこを見るべきか知っているなら、私たちを振り返って何かが見つかるでしょうか？

私たちは、静かな星の周りを回る世界で、ハビタブルゾーンに住んでいることを知っています。しかし、地球上で生命がどのようにして、いつ、そしてなぜ始まったのかは、科学のあらゆる分野における最大の疑問です。おそらく科学者は、私たちの星の起源の物語、さらには数十億年前に天の川銀河の一角を形作った恒星の祖先の起源の物語についても考える必要があるでしょう。

「地球上の生命は必然だったのでしょうか？特別だったの？」チャンドラは尋ねた。 「この全体像を把握し始めて初めて、そのような質問に答えることができるようになります。」