Jeśli zbyt blisko środowiska o złożonym życiu, rozbłysk promieniowania gamma może oznaczać zgubę dla tego życia. Ale czy GRB mogą być powodem, dla którego nie znaleźliśmy jeszcze dowodów na istnienie innych cywilizacji w kosmosie? Aby pomóc odpowiedzieć na wielkie pytanie „gdzie są wszyscy?” fizycy z Hiszpanii i Izraela zawęzili okres i regiony kosmiczne, w których złożone życie mogłoby trwać przy niskim ryzyku wyginięcia przez GRB.
GRB to jedne z najbardziej kataklizmicznych wydarzeń we Wszechświecie. Astrofizyków zaskakuje ich intensywność, z których niektóre mogą na chwilę przyćmić cały Wszechświat. Do tej pory pozostały niesamowitymi odległymi wydarzeniami. Ale w nowym artykule fizycy zastanawiali się, w jaki sposób GRB mogą ograniczać, gdzie i kiedy życie może trwać i ewoluować, potencjalnie w życie inteligentne.
W swoim artykule „O roli GRB w wymieraniu życia we Wszechświecie”, opublikowanym w czasopiśmie Nauka, Dr Piran z Uniwersytetu Hebrajskiego i dr Jimenez z Uniwersytetu w Barcelonie najpierw rozważają to, co wiadomo o rozbłyskach gamma. Metaliczność gwiazd i galaktyk jako całości jest bezpośrednio związana z częstotliwością GRB. Metaliczność to bogactwo pierwiastków poza wodorem i helem w zawartość gwiazd lub całych galaktyk. Więcej metali zmniejsza częstotliwość GRB. Galaktyki o niskiej zawartości metalu są podatne na wyższą częstotliwość GRB. Naukowcy, odwołując się do swojej poprzedniej pracy, twierdzą, że dane obserwacyjne wykazały, że GRB nie są zasadniczo związane z szybkością formowania się gwiazd w galaktyce; tworzenie gwiazd, w tym masywnych, nie jest najważniejszym czynnikiem zwiększającej częstotliwość GRB.
Los chciałby, że żyjemy w galaktyce o wysokiej zawartości metali - Drodze Mlecznej. Piran i Jimenez pokazują, że częstotliwość GRB w Drodze Mlecznej jest niższa w oparciu o najnowsze dostępne dane. To dobra wiadomość. Bardziej znaczące jest umieszczenie układu słonecznego w Drodze Mlecznej lub w jakiejkolwiek galaktyce.
Artykuł stwierdza, że istnieje 50% szans na śmiertelny GRB pojawiło się w pobliżu Ziemi w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Jeśli układ gwiezdny znajduje się w odległości 13 000 lat świetlnych (4 kilogramy) od centrum galaktyki, szanse wzrosną do 95%. W efekcie powoduje to, że najgęstsze regiony wszystkich galaktyk są zbyt podatne na GRB, aby umożliwić przetrwanie złożonego życia.
Ziemia leży w odległości 8,3 kiloparseka (27 000 lat świetlnych) od centrum galaktyki, a praca astrofizyków również stwierdza, że szanse na śmiertelny GRB w okresie 500 milionów lat nie spadną poniżej 50%, dopóki nie przekroczą 10 kilo-parseków ( 32 000 lat świetlnych). Tak więc szanse Ziemi nie były najkorzystniejsze, ale oczywiście wystarczające. Systemy gwiezdne znajdujące się dalej od centrum są bezpieczniejszymi miejscami do życia i rozwoju. Tylko odległe regiony dużych galaktyk o niskiej gęstości gwiazd chronią życie przed szkodliwymi promieniami gamma.
W dalszej części artykułu opisano ich ocenę wpływu GRB w całym Wszechświecie. Twierdzą, że tylko około 10% galaktyk ma środowiska sprzyjające życiu, gdy problemem są GRB. Na podstawie wcześniejszych prac i nowych danych galaktyki (ich gwiazdy) musiały osiągnąć zawartość metaliczności wynoszącą 30% Słońca, a galaktyki musiały mieć średnicę co najmniej 4 kilo-parsów (13 000 lat świetlnych), aby zmniejszyć ryzyko śmiertelne GRB. Proste życie mogłoby przetrwać powtarzające się GRB. Ewolucja w kierunku wyższych form życia byłaby wielokrotnie powstrzymywana przez masowe wymieranie.
Prace Pirana i Jimeneza ujawniają również związek ze stałą kosmologiczną. W dalszej przeszłości metaliczność w gwiazdach była niższa. Dopiero po pokoleniach formowania się gwiazd - miliardy lat - w galaktykach powstają cięższe pierwiastki. Wnioskują, że złożone życie, takie jak na Ziemi - od żelków po ludzi - nie mogło rozwinąć się we wczesnym Wszechświecie przed Z> 0,5, kosmologicznym przesunięciem czerwonym równym ~ 5 miliardów lat temu lub dłużej. Analiza pokazuje również, że istnieje 95% szans, że Ziemia doświadczyła śmiertelnego GRB w ciągu ostatnich 5 miliardów lat.
Pytanie, jaki wpływ może mieć pobliski GRB na życie, było podnoszone od dziesięcioleci. W 1974 r. Dr Malvin Ruderman z Columbia University rozważył konsekwencje pobliskiej supernowej dla warstwy ozonowej Ziemi i życia na Ziemi. Jego i kolejne prace wykazały, że promienie kosmiczne doprowadzą do zubożenia warstwy ozonowej, podwojenia promieniowania ultrafioletowego słonecznego docierającego do powierzchni, ochłodzenia klimatu Ziemi oraz wzrostu emisji NOx i opadów, które wpływają na układy biologiczne. Niezbyt ładne zdjęcie. Utrata warstwy ozonowej prowadziłaby do efektu domina zmian atmosferycznych i narażenia na promieniowanie prowadzącego do rozpadu ekosystemów. GRB jest uważana za najbardziej prawdopodobną przyczynę masowego wymierania pod koniec okresu ordowiku, 450 milionów lat temu; trwa poważna debata na temat przyczyn tego i kilku innych wydarzeń masowego wymierania w historii Ziemi.
Artykuł koncentruje się na tym, co uważa się za długo GRB - lGRB - trwające kilka sekund w przeciwieństwie dokrótki GRB, które trwają tylko sekundę lub krócej. Uważa się, że długie GRB są spowodowane rozpadem masywnych gwiazd, takich jak obserwowane w supernowych, podczas gdy sGRB powstają w wyniku zderzenia gwiazd neutronowych lub czarnych dziur. Przyczyny pozostają niepewne, ale dłuższe GRB uwalniają znacznie większe ilości energii i są najbardziej niebezpieczne dla ekosystemów o złożonym życiu.
Artykuł zawęża czas i przestrzeń dostępne dla rozwoju złożonego życia w naszym Wszechświecie. W wieku Wszechświata, około 14 miliardów lat, tylko ostatnie 5 miliardów lat sprzyjało tworzeniu złożonego życia. Co więcej, tylko 10% galaktyk w ciągu ostatnich 5 miliardów lat zapewniało takie środowiska. I tylko w większych galaktykach tylko odległe obszary zapewniały bezpieczne odległości potrzebne do uniknięcia śmiertelnej ekspozycji na rozbłysk promieniowania gamma.
Ta praca pokazuje, jak dobrze nasz Układ Słoneczny mieści się w idealnych warunkach umożliwiających rozwój złożonego życia. Stoimy w dość dobrej odległości od centrum galaktycznego Drogi Mlecznej. Wiek naszego Układu Słonecznego, wynoszący około 4,6 miliarda lat, mieści się w bezpiecznej strefie 5 miliardów lat. Jednak w przypadku wielu innych układów gwiezdnych, pomimo tego, że uważa się, że istnieją one obecnie we Wszechświecie - 100 miliardów w Drodze Mlecznej, biliony we Wszechświecie - proste jest prawdopodobnie sposobem na życie dzięki GRB. Ta praca wskazuje, że złożone życie, w tym życie inteligentne, jest prawdopodobnie mniej powszechne, biorąc pod uwagę jedynie efekt rozbłysków gamma.
Bibliografia:
O roli GRB w wymieraniu życia we Wszechświecie, Tsvi Piran, Raul Jimenez, Science, listopad 2014, przedruk
