I hjertet af Mælkevejen, stjerner nærmer sig, truende planeter i deres kredsløb

I midten af ​​vores galakse ligger den galaktiske bule, et tæt pakket område af stjerner, støv og gas. Inden for denne massive struktur, som strækker sig over tusinder af lysår, der er anslået 10 milliarder stjerner, hvoraf de fleste er gamle røde kæmpestjerner. På grund af denne tæthed, astronomer har ofte spekuleret på, om en galaktisk bule er et sandsynligt sted at finde stjerner med beboelige planeter, der kredser om dem.

I det væsentlige, stjerner, der er tæt pakket sammen, er mere tilbøjelige til at opleve tætte møder med andre stjerner, hvilket kan være katastrofalt for alle planeter, der kredser om dem. Ifølge en ny undersøgelse fra Columbia Universitys Cool Worlds Lab, de fleste stjerner i bulen vil opleve snesevis af tætte møder i løbet af en milliard år, hvilket kan have betydelige konsekvenser for langsigtet beboelighed i denne region.

Studiet, i forudgivelse og indstillet til at blive vist i Månedlige meddelelser fra Royal Astronomical Society , blev ledet af Moiya McTier - en NSF Graduate Research Fellow ved Columbia University og medlem af Cool Worlds Lab. Hun fik selskab af prof. David Kipping (grundlægger af Cool Worlds Labs) og Kathryn Johnston, formanden for Astronomi ved Columbia og medlem af Flatiron Institute's Center for Computational Astrophysics.

For at sige det enkelt, stjernemøder er relativt almindelige i vores galakse, forekommer hver 50. 000 år eller deromkring. Mens stjernerne i den galaktiske skive kredser om Mælkevejens centrum, deres individuelle veje får dem lejlighedsvis til at passere tættere på hinanden. Sidste gang vores solsystem oplevede et tæt stjernemøde var omkring 70, 000 år siden.

På dette tidspunkt, det binære system kendt som Scholtz's Star (WISE 0720-0846) passerede omkring 52, 000 astronomiske enheder (0,25 parsecs; 0,82 lysår) fra solen, forstyrre Oort-skyen og kometernes og asteroidernes kredsløb i solsystemet. Det var ikke første gang, Scholz' stjerne passerede tæt på vores solsystem - omkring 80, 000 år siden, det gik inden for ~66, 000-70, 000 AU fra solen.

For det meste, disse møder har resulteret i, at kometer og asteroider i lang tid er blevet smidt ud af Oort-skyen - nogle få af dem kolliderede med Jorden og forårsagede hændelser på udryddelsesniveau. Imidlertid, Stjernemøder kan komme meget tættere på (så tæt på som ~20, 000 AU'er) og har en skadelig virkning på planetsystemer. Dette inkluderer muligheden for, at planeter vil blive fjernet fra deres stjerner eller få deres kredsløb destabiliseret.

Som McTier forklarede Universet i dag via e-mail:"Tætte stjernemøder kan have farlige konsekvenser for planeter, men de nøjagtige resultater afhænger af en masse faktorer:masseforholdet mellem de to involverede stjerner, hvor hurtigt bevæger de sig, indfaldsvinklen, og selvfølgelig, mødeafstanden. Men generelt set disse tætte møder kan potentielt rive planeter fra deres værtsstjerner eller destabilisere deres baner, så de bliver slynget ud af systemet mange år efter, at de flyver forbi. Begge disse ville gøre en planet ubeboelig ifølge de mest almindelige kriterier."

I en tidligere undersøgelse, der dukkede op i MNRAS sidste år, et hold svenske astronomer fandt ud af, at sollignende stjerner i åbne hobe har en 25 % chance for at miste deres ydre planeter, når de flyver tæt på. To lignende undersøgelser, der også blev udgivet sidste år (begge ledet af astronomer fra Leiden Observatory i Holland) fandt, at 14 % af planeterne i tætte stjernehobe vil gå tabt fra deres stjerner inden for ti millioner år efter dannelsen.

Naturligt, dette rejser spørgsmålet om, hvad der ville ske i den galaktiske bule, hvor stjernedensiteten er meget højere end i Mælkevejens skive. For at beregne den hastighed, hvormed tætte møder sker i bulen, Moiya og hendes team simulerede kredsløbene for de millioner af stjerner, der bor der. De brugte derefter den analytiske tæthedsprofil for hver stjernes position til at estimere antallet af forbiflyvninger, der forekommer.

Som McTier antydede, det var en tidskrævende proces, der førte til nogle interessante resultater:"Vi fandt ud af, at 80 % af bule-stjerner skulle komme inden for 1000 AU fra en anden stjerne hver milliard år. Halvdelen af ​​stjernerne har snesevis af sådanne møder inden for samme tidsramme. mødefrekvensen falder, når du overvejer tættere flyve forbi, men møder inden for 100 AU er stadig ret almindelige."

Ud over en øget risiko for nærmøder af stjerner, planeter placeret omkring stjerner i den galaktiske bule har også større risiko for at "sterilisere energiske begivenheder." Disse opstår, når stjerner i tætpakkede hobe gennemgår gravitationssammenbrud og eksploderer i en supernova, hvilket resulterer i, at nærliggende stjernesystemer (og deres planeter) bliver ramt af de resulterende gammastråleudbrud (GRB'er) og frigivelse af tunge (og radioaktive) grundstoffer.

I løbet af de sidste 11 millioner år, supernovaer, der har fundet sted i rummet nær Jorden, er blevet forbundet med pludselige perioder med global opvarmning på Jorden, nedbrydning af ozonlaget, og overfladen bliver udsat for skadelige niveauer af sol- og kosmisk stråling som følge heraf. For stjerner, der er grupperet tættere sammen, supernovaer ville have en langt større indvirkning, da de ville ske oftere og tættere på.

Det er ikke så mærkeligt, at astronomer tror, ​​at galakser som vores også har "beboelige zoner, ", der ligger mellem den galaktiske bule og spiralarmene. Hvorimod bulen er et farligt sted for liv på grund af den øgede risiko for tætte møder og stråling, spiralarmene udgør en forhøjet risiko på grund af højere hastigheder for stjernedannelse.

Bortset fra den strenge karakter af deres undersøgelse, McTier indikerede, at det også er vigtigt, fordi det giver yderligere bekræftelse af denne teori. "Vores resultater er nye, fordi vi tog en ny dynamik tilgang til at forstå galaktisk beboelighed, men vi har egentlig lige bekræftet, hvad astronomerne allerede vidste:bulen er sandsynligvis ikke et stabilt sted for livet, " hun sagde.

Undersøgelser som denne kan også have en betydelig indflydelse på søgningen efter beboelige exoplaneter, for ikke at nævne søgen efter udenjordisk intelligens (SETI). Ved at vide, at liv med stor sandsynlighed vil opstå og udvikle sig inden for den galaktiske beboelige zone (GHZ), den del af disken, der er placeret mellem kernen og periferien, videnskabsmænd kan indsnævre deres søgeindsats og øge chancerne for at finde liv.