Galakside Hayata Başlamak İçin En İyi Mahalleler | Quanta Dergisi

En azından bildiğimiz şekliyle yaşamı barındırabilmek için bir gezegenin nispeten sakin ve istikrarlı bir yıldızın etrafında dönmesi gerekiyor. Gezegenin yörüngesinin de neredeyse dairesel olması gerekir, böylece gezegen yıl boyunca benzer bir sıcaklığa maruz kalır. Ve yüzey suyunun kaynamaması için çok sıcak olmamalıdır; suyun buzda kilitli kalmasın diye çok soğuk değil; ama doğru, böylece nehirler ve denizler sıvı kalsın.

Bu özellikler, yıldızların etrafında "yaşanabilir bir bölge" tanımlıyor; yaşam dostu ötegezegen arayışında hedef alınması gereken cazip yerler. Ancak bilim insanları galaksinin tamamını giderek daha fazla benzer incelemeye tabi tutuyor. Farklı biyosferlere sahip kıtalar farklı flora ve faunaya ev sahipliği yaptığı gibi, galaksinin farklı bölgeleri de farklı yıldız ve gezegen popülasyonlarını barındırabilir. Samanyolu'nun çalkantılı tarihi, galaksinin her köşesinin aynı olmadığı ve yalnızca bazı galaktik bölgelerin, üzerinde yaşanabilir olduğunu düşündüğümüz gezegenlerin oluşumu için uygun olabileceği anlamına geliyor.

Ötegezegen bilim insanları, uzaylı yaşamı nerede arayacaklarına dair fikirlerine ince ayar yaparken, artık bir yıldızın kökenini ve yakın çevresini de dikkate alıyorlar. Jesper NielsenKopenhag Üniversitesi'nden bir gökbilimci. Yeni simülasyonlar, gezegenleri avlayan ve milyonlarca yıldızı izleyen uydulardan yapılan gözlemlerle birlikte, farklı galaktik mahallelerin ve hatta belki farklı galaksilerin gezegenleri nasıl farklı biçimlerde oluşturduğunun bir resmini çiziyor.

Nielsen, "Bu da teleskoplarımızı nereye yönlendireceğimizi daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir" dedi.

Galaktik Coğrafya

Bugün Samanyolu karmaşık bir yapıya sahiptir. Merkezindeki süper kütleli kara delik, galaksinin en yaşlı vatandaşlarından bazılarını içeren kalın bir yıldız kütlesi olan "şişkinlik" ile çevrelenmiştir. Çıkıntı, açık ve karanlık bir gecede başınızın üzerinde dolandığını görebileceğiniz yapı olan "ince disk" tarafından çevrelenmiştir. Güneş de dahil olmak üzere yıldızların çoğu, daha yaşlı yıldızları içeren daha geniş bir "kalın disk" tarafından kucaklanan ince diskin sarmal kollarında bulunur. Ve karanlık madde, sıcak gaz ve bazı yıldızlardan oluşan dağınık, çoğunlukla küresel bir hale tüm mimariyi kaplıyor.

En az yirmi yıldır bilim insanları bu yapılar arasında yaşanabilir koşulların farklılık gösterip göstermediğini merak ediyorlardı. Galaktik yaşanabilirliğe ilişkin ilk çalışma, Avustralyalı bilim adamları Charles Lineweaver, Yeshe Fenner ve Brad Gibson'ın yaptığı 2004 yılına dayanmaktadır. tarihi modelledi Samanyolu'nun yaşanabilir bölgelerinin nerede bulunabileceğini araştırmak için kullandı. Hangi yıldızların kayalık gezegenler oluşturmaya yetecek kadar ağır elementlere (karbon ve demir gibi) sahip olduğunu, hangi yıldızların karmaşık yaşamın gelişmesi için yeterince uzun süredir ortalıkta bulunduğunu ve hangi yıldızların (ve yörüngedeki gezegenlerin) komşu süpernovalara karşı güvende olduğunu bilmek istediler. Sonunda, deliğin galaksinin merkezinde olduğu halka şeklinde bir bölge olan "galaktik yaşanabilir bölge" tanımladılar. Bölgenin iç sınırı galaktik merkezden yaklaşık 22,000 ışıkyılı uzaklıkta başlıyor ve dış sınırı yaklaşık 29,000 ışıkyılı uzaklıkta bitiyor.

O günden bu yana geçen yirmi yılda gökbilimciler galaksideki hem yıldız hem de gezegen evrimini kontrol eden değişkenleri daha kesin bir şekilde tanımlamaya çalıştılar. Kevin SchlaufmanJohns Hopkins Üniversitesi'nden gökbilimci. Örneğin, gezegenlerin yeni doğmuş yıldızları çevreleyen tozlu disklerde doğduğunu ve basitçe söylemek gerekirse, "bir protogezegen diskinde kaya oluşturabilecek çok fazla malzeme varsa, o zaman daha fazla gezegen oluşturacağını" söyledi.

Galaksinin bazı bölgeleri, gezegeni oluşturan bu bileşenlerle diğerlerinden daha yoğun bir şekilde tohumlanmış olabilir ve bilim adamları artık galaktik mahallelerin barındırdıkları gezegenleri ne kadar etkilediğini anlamaya çalışıyorlar.

İşte Dış Gezegenler

Bilinen yaklaşık 4,000 dış gezegen arasında şu ana kadar hangi tür gezegenlerin nerede yaşadığını belirleyen çok az kural var; yıldız sistemi yok bizimkilere çok benziyorve çoğu bunu bile yapmıyor birbirlerine çok benziyorlar.

Nielsen ve meslektaşları, Samanyolu'nun kalın diskinde, ince diskinde ve halesinde gezegenlerin farklı şekilde oluşup oluşmayacağını bilmek istediler. Genel olarak ince diskli yıldızlar, kalın diskli yıldızlara göre daha fazla ağır element içerir; bu da onların, daha fazla gezegen yapıcı bileşen içerebilecek bulutlardan oluştuğu anlamına gelir. Nielsen ve meslektaşları, Avrupa Uzay Ajansı'nın yıldız izleme uydusu Gaia'dan elde edilen verileri kullanarak, ilk olarak yıldızları belirli elementlerin bolluğuna göre ayırdı. Daha sonra bu popülasyonlar arasında gezegen oluşumunu simüle ettiler.

Onların simülasyonlarıEkim ayında yayınladıkları araştırma, gaz devi gezegenlerin ve süper Dünyaların (en yaygın dış gezegen türü) ince diskte daha bol miktarda büyüdüğünü gösterdi; bunun nedeni muhtemelen (beklendiği gibi) bu yıldızların üzerinde çalışacak daha fazla yapı malzemesi olmasıydı. Ayrıca daha ağır elementlere sahip genç yıldızların genel olarak daha fazla gezegene ev sahipliği yapma eğiliminde olduğunu ve dev gezegenlerin küçük gezegenlere göre daha yaygın olduğunu buldular. Tersine, kalın diskte ve halede gaz devleri neredeyse yoktu.

Çalışmaya dahil olmayan Schlaufman, sonuçların anlamlı olduğunu söyledi. Yıldızların doğduğu toz ve gazın bileşimi, yıldızların gezegen oluşturup oluşturmayacağını belirlemek için çok önemlidir. Her ne kadar bu kompozisyon konuma göre değişse de, konumun bir yıldızın dünya inşası için zemin hazırlasa da nihai sonucu belirlemeyebileceğini savundu.

Nielsen'in simülasyonları teoriktir ancak son zamanlarda yapılan bazı gözlemler onun bulgularını desteklemektedir.

Haziran ayında, NASA'nın gezegen avcısı Kepler uzay teleskopundan elde edilen verileri kullanan bir araştırma, Samanyolu'nun ince diskindeki yıldızların daha fazla gezegenözellikle süper Dünyalar ve Neptün'ün altındaki boyuttaki dünyalar, kalın diskteki yıldızlardan daha fazladır. Bir açıklama şöyle dedi Jessie ChristiansenKaliforniya Teknoloji Enstitüsü'nde ötegezegen bilimcisi ve çalışmanın ortak yazarlarından biri olan bilim insanı, yaşlı, kalın diskli yıldızların, gezegeni oluşturan bileşenlerin seyrek olduğu zamanlarda, ölmekte olan yıldız nesillerinin evrene bu binayı tohumlamasından önce doğmuş olabileceği yönünde. dünya blokları. Veya belki de kalın diskli yıldızlar, türbülansın bebek gezegenlerin birleşmesini engellediği yoğun, yüksek radyasyonlu ortamlarda doğmuşlardır.

Christiansen, gezegenlerin yoğun nüfuslu "kentsel" alanlar yerine banliyöler gibi açık alanlarda daha iyi durumda olabileceğini söyledi. Güneşimiz böyle seyrek nüfuslu bir banliyö bölgesinde.

Diğer Dünyalar

Christiansen'in araştırmaları ve Nielsen'in simülasyonları, galaktik komşuluğun bir fonksiyonu olarak gezegen oluşumunu inceleyen ilk çalışmalar arasındadır; Vedan ChandraHarvard-Smithsonian Astrofizik Merkezi'nden astronom, bir adım daha ileri giderek Samanyolu'nun büyürken tükettiği bazı galaksilerde gezegen oluşumunun farklı olup olmadığını araştırmaya hazırlanıyor. Gelecekte Nielsen, NASA'nın yakında çıkacak olan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu gibi ince ayarlı araştırmaların ve araçların, demografların nüfusları anladığı gibi gezegen oluşumunu anlamamıza yardımcı olacağını umuyor. Hangi tür yıldızların hangi tür gezegenlere ev sahipliği yapacağını tahmin edebilir miyiz? Belirli mahallelerde Dünya'nın oluşma olasılığı daha mı yüksek? Peki nereye bakacağımızı bilirsek, geriye dönüp bize bakan bir şey bulacak mıyız?

Sessiz bir yıldızın yörüngesinde dönen bir dünyada, yaşanabilir bir bölgede yaşadığımızı biliyoruz. Ancak Dünya'da yaşamın nasıl, ne zaman ve neden başladığı bilimin her alanındaki en büyük sorudur. Belki de bilim insanları, yıldızımızın ve hatta milyarlarca yıl önce Samanyolu'nun köşesini şekillendiren yıldız atalarımızın köken hikayesini de düşünmeliler.

“Dünyadaki yaşam kaçınılmaz mıydı? Özel miydi?” Chandra sordu. "Ancak bu küresel resmi görmeye başladığınızda... bunun gibi soruları yanıtlamaya başlayabilirsiniz."