Galaktik yaşanabilir bölge - Galactic habitable zone
Gelen Astrobiyoloji ve planet astrofizik , galaktik yaşanabilir bölge bir bölgesidir galaksinin bulunduğu yaşam büyük olasılıkla gelişebilir. Galaktik yaşanabilir bölgesinde kavramı gibi çeşitli faktörleri analiz metallik (hidrojen ve helyum daha ağır elementlerin varlığına) ve bu şekilde büyük felaketler oranı ve yoğunluk süpernovalar ve galaksinin bölgeleri olasılığı yüksek olan hesaplamak için kullanır oluşturmak üzere karasal gezegenleri , başlangıçta basit bir yaşam geliştirin ve bu yaşamın gelişip ilerlemesi için uygun bir ortam sağlayın. Ağustos 2015'te yayınlanan araştırmaya göre, çok büyük galaksiler, Samanyolu gibi daha küçük galaksilerden daha çok yaşanabilir gezegenlerin doğmasına ve gelişmesine yardımcı olabilir . Samanyolu'nun durumunda, bunun galaktik yaşanabilir bölge genel olarak bir olduğuna inanılmaktadır halkayı yaklaşık 10 arasında bir dış çapa sahip (tombul halka) kiloparsecs (33.000 ly ) ve bir iç çapı yakın Galaktik Merkezi iki yarıçapları sabit yoksun olan ( sınırları).
Galaktik yaşanabilir bölge teorisi, bir galaksinin bir bölgesini yaşamın ortaya çıkması için elverişli hale getiren faktörleri doğru bir şekilde ölçememe nedeniyle eleştirildi. Ek olarak, bilgisayar simülasyonları, yıldızların galaktik merkez etrafındaki yörüngelerini önemli ölçüde değiştirebileceğini öne sürerek, bazı galaktik alanların zorunlu olarak diğerlerinden daha fazla yaşamı desteklediği görüşünün en azından bir kısmına meydan okuyor.
Arka fon
Yıldızların etrafında yaşanabilir bölge fikri, 1953'te Hubertus Strughold ve Harlow Shapley tarafından ve 1959'da Su-Shu Huang tarafından yörüngedeki bir gezegenin yüzeyinde su tutabileceği bir yıldızın çevresindeki bölge olarak ortaya atıldı . 1970'lerden itibaren, gezegen bilimcileri ve astrobiyologlar, yakınlardaki bir süpernovanın yaşamın gelişimi üzerindeki etkisi de dahil olmak üzere, yaşamın yaratılması ve sürdürülmesi için gerekli olan çeşitli diğer faktörleri değerlendirmeye başladılar . 1981'de, bilgisayar bilimcisi Jim Clarke , Samanyolu'ndaki dünya dışı uygarlıkların görünürdeki eksikliğinin, aktif bir galaktik çekirdekten gelen Seyfert tipi patlamalarla açıklanabileceğini , yalnızca Dünya'nın galaksideki konumu nedeniyle bu radyasyondan korunabileceğini öne sürdü . Aynı yıl, Wallace Hampton Tucker galaktik yaşanabilirliği daha genel bir bağlamda analiz etti, ancak daha sonraki çalışmalar onun önerilerinin yerini aldı.
Modern galaktik yaşanabilir bölge teorisi, bölgeyi akıllı yaşamın gelişebileceği bölge olarak tanımlayan Rus Uzay Araştırma Enstitüsü'nden LS Marochnik ve LM Mukhin tarafından 1986 yılında tanıtıldı . Donald Brownlee ve paleontolog Peter Ward , galaktik yaşanabilir bölge kavramını ve karmaşık yaşamın ortaya çıkması için gerekli diğer faktörleri 2000 yılında yayımladıkları Nadir Dünya: Neden Karmaşık Yaşamın Evrende Yaygın Değildir . Bu kitapta yazarlar, akıllı yaşamın Evrende yaygın bir olay olmadığını iddia etmek için diğer faktörlerin yanı sıra galaktik yaşanabilir bölgeyi kullandılar.
Bir galaktik yaşanabilir bölgenin fikri daha da işbirliğiyle, Ward ve Brownlee bir yazıda 2001 yılında geliştirilen Guillermo Gonzalez ait Washington Üniversitesi . Bu yazıda Gonzalez, Brownlee ve Ward galaktik hale yakın bölgelerin yaşanabilir karasal gezegenleri üretmek için gereken daha ağır elementlerden yoksun olacağını ve bu nedenle galaktik yaşanabilir bölgenin boyutunda bir dış sınır oluşturduğunu belirtti. Bununla birlikte, galaktik merkeze çok yakın olmak, aksi takdirde yaşanabilir bir gezegeni sayısız süpernovaya ve diğer enerjik kozmik olaylara ve ayrıca ev sahibi yıldızın Oort bulutunun bozulmalarının neden olduğu aşırı kuyruklu yıldız etkilerine maruz bırakacaktır . Bu nedenle yazarlar, galaktik çıkıntının hemen dışında yer alan galaktik yaşanabilir bölge için bir iç sınır oluşturdular .
Düşünceler
Galaksideki bir konumu galaktik yaşanabilir bölgenin bir parçası olarak tanımlamak için çeşitli faktörlerin hesaba katılması gerekir. Bunlar, yıldızların ve sarmal kolların dağılımını, aktif bir galaktik çekirdeğin varlığını veya yokluğunu , yaşamın varlığını tehdit edebilecek yakınlardaki süpernovaların sıklığını , o konumun metalikliğini ve diğer faktörleri içerir. Bu faktörleri yerine getirmeden, galaksinin bir bölgesi yaşamı verimli bir şekilde yaratamaz veya sürdüremez.
Kimyasal evrim
Bir yıldızın etrafında yaşamın var olmasının en temel gerekliliklerinden biri, o yıldızın onu sürdürmek için yeterli kütleye sahip bir karasal gezegen üretme yeteneğidir . Yaşanabilir gezegenler üretmek için demir , magnezyum , titanyum , karbon , oksijen , silikon ve diğerleri gibi çeşitli elementler gereklidir ve bunların konsantrasyonu ve oranları galaksi boyunca değişiklik gösterir.
En yaygın ölçüt element oranı, galaksinin bir bölgesinin karasal gezegenler üretme eğilimini belirleyen faktörlerden biri olan [Fe / H ] ' nin oranıdır . Galaktik çıkıntı , galaksi galaktik merkezine en yakın bölgesi, -0.2 bir [Fe / H] dağıtım piki olan ondalık üs birimlerinin göre (Dex) Güneş 'nin oranı (burada -1 olacaktır 1 / 10 böyle metaliklik ); Yerel Kol'un yerel sektörlerinin bulunduğu ince disk , Güneş'in galaktik merkez çevresindeki yörünge mesafesinde ortalama metalikliği −0.02 dex'tir ve yörünge mesafesinin her bir kiloparsek'i için 0.07 dex azalır . Uzatılmış kalın diskin ortalama [Fe / H] değeri −0.6 dex iken , galaktik merkezden en uzak bölge olan halo yaklaşık -1.5 dex ile en düşük [Fe / H] dağılım zirvesine sahiptir. Ek olarak, [C / O], [Mg / Fe], [Si / Fe] ve [S / Fe] gibi oranlar, bir galaksinin bir bölgesinin yaşanabilir karasal gezegenler oluşturma kabiliyetiyle ilgili olabilir ve bu [Mg / Fe] ve [Si / Fe] zamanla yavaş yavaş azalmaktadır, bu da gelecekteki karasal gezegenlerin daha büyük demir çekirdeklere sahip olma ihtimalinin daha yüksek olduğu anlamına gelmektedir.
Bir karasal gezegenin kütlesini oluşturan çeşitli kararlı elementlerin belirli miktarlarına ek olarak , gezegenin içini ısıtmak ve yaşamı sürdürme süreçlerini güçlendirmek için 40 K , 235 U , 238 U ve 232 Th gibi bol miktarda radyonüklit gereklidir. gibi plaka tektoniği , volkanizmaya ve geomanyetik dinamo . [U / H] ve [Th / H] oranları [Fe / H] oranına bağlıdır; ancak, mevcut verilerle 40 K bolluk için genel bir işlev oluşturulamaz.
İçini ısıtmak için yeterli radyoizotoplara sahip yaşanabilir bir gezegende bile, yaşam üretmek için çeşitli prebiyotik moleküllere ihtiyaç vardır; bu nedenle bu moleküllerin galakside dağılımı, galaktik yaşanabilir bölgenin belirlenmesinde önemlidir. Samantha Blair ve meslektaşları tarafından 2008 yılında yapılan bir araştırma , Samanyolu boyunca dağılmış çeşitli dev moleküler bulutlardan formaldehit ve karbon monoksit emisyonlarını analiz ederek galaktik yaşanabilir bölgenin dış kenarını belirlemeye çalıştı ; ancak veriler ne kesin ne de eksiksizdir.
Yüksek metaliklik , karasal güneş dışı gezegenlerin yaratılması için faydalı olsa da , fazlalık bir miktar yaşam için zararlı olabilir. Aşırı metaliklik, belirli bir sistemde çok sayıda gaz devinin oluşmasına yol açabilir , bu daha sonra sistemin donma hattının ötesine geçebilir ve sıcak Jüpiterler haline gelebilir , aksi takdirde sistemin yıldız çevresi yaşanabilir bölgesinde bulunacak gezegenleri rahatsız edebilir. Böylece, Goldilocks ilkesinin metaliklik için de geçerli olduğu bulundu ; Düşük metalik sistemler, karasal kütleli gezegenler oluşturma olasılıklarının düşük olmasına karşın, aşırı metaliklikler çok sayıda gaz devinin gelişmesine, sistemin yörünge dinamiklerini bozmasına ve sistemdeki karasal gezegenlerin yaşanabilirliğini değiştirmesine neden olur.
Felaket olayları
Bir yıldız, galaksinin yaşamın gelişimi için kimyasal olarak avantajlı bir bölgesinde olmasının yanı sıra, normalde yaşanabilir gezegenlerinde yaşama zarar verme potansiyeline sahip aşırı sayıda felaket kozmik olaydan da kaçınmalıdır. Örneğin yakınlardaki süpernovalar, bir gezegendeki yaşama ciddi şekilde zarar verme potansiyeline sahiptir; Aşırı sıklıkta bu tür felaket patlamaları, bir galaksinin tüm bir bölgesini milyarlarca yıl boyunca sterilize etme potansiyeline sahiptir. Örneğin galaktik şişkinlik, son derece hızlı bir yıldız oluşumunun ilk dalgasını deneyimledi ve beş milyar yıl boyunca bu alanı neredeyse tamamen yaşamı geliştiremeyen bir süpernova zincirini tetikledi.
Süpernovalara ek olarak, gama ışını patlamaları , aşırı miktarda radyasyon, yerçekimi düzensizlikleri ve çeşitli diğer olayların galaksi içindeki yaşam dağılımını etkilediği öne sürüldü. Bunlar, tartışmalı bir şekilde, kuyrukluyıldız etkilerine ve hatta organizmalardan geçen ve genetik mutasyonları indükleyen karanlık maddenin soğuk cisimlerine neden olma potansiyeline sahip "galaktik gelgitler" gibi önerileri içerir . Ancak, bu olayların çoğunun etkisini ölçmek zor olabilir.
Galaktik morfoloji
Galaksilerin çeşitli morfolojik özellikleri, yaşanabilirlik potansiyellerini etkileyebilir. Örneğin, sarmal kollar yıldız oluşumunun yeridir, ancak çok sayıda dev moleküler bulut ve bir yıldızın Oort bulutunu bozarak daha uzaktaki herhangi bir gezegene kuyrukluyıldız ve asteroit çığları gönderebilen çok sayıda yıldız yoğunluğu içerirler . yüksek yoğunluklu yıldız ve büyük yıldız oluşum hızı, sarmal kolların etrafında dönen yıldızları çok uzun süre süpernova patlamalarına maruz bırakabilir ve yaşamın hayatta kalması ve gelişmesi için umutlarını azaltabilir. Bu faktörler göz önüne alındığında, Güneş , avantajlı bir şekilde galaksinin içine yerleştirilmiştir çünkü sarmal bir kolun dışında olmasının yanı sıra, korotasyon çemberinin yakınında yörüngede dönerek , sarmal-kol geçişleri arasındaki aralığı en üst düzeye çıkarır.
Spiral kollar ayrıca bir gezegende iklim değişikliklerine neden olma özelliğine sahiptir. Galaktik sarmal kolların yoğun moleküler bulutlarından geçen yıldız rüzgarları , yansıtıcı bir hidrojen katmanının yörüngedeki bir gezegenin atmosferinde biriktiği noktaya geri itilebilir ve belki de bir kartopu Dünya senaryosuna yol açabilir .
Bir galaktik çubuk ayrıca galaktik yaşanabilir bölgenin boyutunu etkileme potansiyeline sahiptir. Galaktik çubukların zamanla büyüdüğü ve sonunda galaksinin korotasyon yarıçapına ulaştığı ve zaten orada bulunan yıldızların yörüngelerini bozduğu düşünülüyor. Örneğin, düşük metalik galaktik halo ile yüksek radyasyonlu galaktik merkez arasında bir ara konumda bulunan Güneşimiz gibi yüksek metallikli yıldızlar, galaktik yaşanabilir bölgenin tanımını etkileyecek şekilde galaksi boyunca dağılmış olabilir. Bu nedenle, galaktik bir yaşanabilir bölgeyi doğru bir şekilde tanımlamanın imkansız olabileceği öne sürülmüştür.
Sınırlar
Gonzalez, Brownlee ve Ward tarafından yazılan 2001 makalesi de dahil olmak üzere galaktik yaşanabilir bölge üzerine yapılan ilk araştırmalar, herhangi bir sınır tanımlamamış, yalnızca bölgenin hem metallerle zenginleştirilmiş hem de galaksinin bir bölgesini kapsayan bir halka olduğunu belirtmiştir. aşırı radyasyon ve bu yaşanabilirlik muhtemelen galaksinin ince diskinde olacaktır. Bununla birlikte, 2004 yılında Lineweaver ve meslektaşları tarafından yapılan daha sonraki araştırmalar, Samanyolu durumunda galaktik merkezden 7 kpc ila 9 kpc arasında değişen bu halka için sınırlar oluşturdu.
Lineweaver ekibi ayrıca galaktik yaşanabilir bölgenin evrimini zamana göre de analiz ederek, örneğin, galaktik çıkıntıya yakın yıldızların, yaşanabilir gezegenlere sahip olmak için yaklaşık iki milyar yıllık bir zaman aralığında oluşması gerektiğini buldu. Bu pencereden önce, galaktik şişkin yıldızların sık görülen süpernova olaylarından yaşamı sürdüren gezegenlere sahip olması engellenecek. Bununla birlikte, süpernova tehdidi azaldıktan sonra, galaktik çekirdeğin artan metalikliği, sonunda yıldız sistemlerini istikrarsızlaştırma ve bir yıldızın içinde bulunan herhangi bir gezegenin yörüngesini kökten değiştirme potansiyeline sahip çok sayıda dev gezegene sahip olacağı anlamına gelecektir. yıldızların yaşanabilir bölgesi. Ancak 2005 yılında Washington Üniversitesi'nde yapılan simülasyonlar , sıcak Jüpiterler varlığında bile, karasal gezegenlerin uzun zaman ölçekleri boyunca sabit kalabileceğini gösteriyor.
Milan Ćirković ve meslektaşlarının 2006 yılında yaptığı bir çalışma, zamana bağlı galaktik yaşanabilir bölge kavramını genişletti, çeşitli felaket olaylarını ve galaktik dinamiklerin temelde yatan seküler evrimini analiz etti . Makale, felaket olaylarının öngörülemeyen zamanlaması nedeniyle yaşanabilir gezegenlerin sayısının zamanla çılgınca dalgalanabileceğini ve böylece yaşanabilir gezegenlerin bazı zamanlarda diğerlerinden daha olası olduğu noktalı bir denge oluşturduğunu düşünüyor . Ekip, Samanyolu'nun bir oyuncak modelindeki Monte Carlo simülasyonlarının sonuçlarına dayanarak, yaşanabilir gezegenlerin sayısının mükemmel doğrusal bir düzende olmasa da zamanla artacağını buldu.
Sonraki çalışmalar, galaktik yaşanabilir bölgenin eski konseptinin bir halka olarak daha temel bir revizyonunu gördü. 2008'de Nikos Prantzos tarafından yapılan bir araştırma , süpernova tarafından sterilizasyondan kaçan bir gezegenin galaktik merkezden yaklaşık 10 kpc'lik bir mesafede en yüksek olduğu halde, iç galaksideki yıldızların yüksek yoğunluğunun en yüksek sayıda orada yaşanabilir gezegenler bulunabilir. Araştırma, süpernovada hayatta kalan gezegenlerin frekansını galaktik merkezden uzaklıklarının, galaktik düzlemin üzerindeki yüksekliklerinin ve yaşlarının bir fonksiyonu olarak hesaplayan Michael Gowanlock'un 2011 tarihli bir makalesinde doğrulandı ve sonuçta yaklaşık% 0.3 olduğunu keşfetti. galaksideki yıldız bugün destek kompleks yaşam veya% 1,2 dikkate almaz eğer gelgit kilitleme ait kırmızı cüce karmaşık yaşamın gelişmesini engelleyen gibi gezegenler.
Eleştiri
Galaktik yaşanabilir bölge fikri, Nikos Prantzos tarafından, onu yaratacak parametrelerin yaklaşık olarak bile tanımlanmasının imkansız olduğu ve bu nedenle galaktik yaşanabilir bölgenin yalnızca daha iyi bir anlayış sağlamak için yararlı bir kavramsal araç olabileceği gerekçesiyle eleştirildi. kendi kendine bir sondan ziyade hayatın dağılımı. Bu nedenlerden dolayı Prantzos, uzay ve zamanda belirli bir bölgeyle sınırlı olmak yerine tüm galaksinin yaşanabilir olabileceğini öne sürdü. Ek olarak, galaksinin sarmal kollarına "binen" yıldızlar, orijinal yörüngelerinden on binlerce ışıkyılı uzaklaşabilir ve böylece belirli bir galaktik yaşanabilir bölge olmayabileceği fikrini destekler. Monte Carlo simülasyonu, 2006 yılında Cirkovic kullandığı mekanizmalar üzerinde geliştirerek, tarafından 2010 yılında yapılmıştır Duncan Forgan ait Edinburgh Kraliyet Gözlem . Deneylerden toplanan veriler, Prantzos'un kesin olarak tanımlanmış galaktik yaşanabilir bölge olmadığı fikrini destekliyor ve bu da Samanyolu'nda yüzlerce dünya dışı uygarlığın olasılığına işaret ediyor , ancak kesin bir tespitin yapılması için daha fazla veriye ihtiyaç duyulacak.
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar
İlgili medya Yaşanabilir bölge Wikimedia Commons