Om för nära en miljö med komplexa liv, kan en gammastrålning spricka undergång för det livet. Men kan GRB: er vara anledningen till att vi ännu inte hittat bevis på andra civilisationer i kosmos? För att hjälpa till att svara på den stora frågan om "var är alla?" fysiker från Spanien och Israel har minskat tidsperioden och områdena i rymden där komplexa liv kan bestå med en låg risk för utrotning av en GRB.
GRB är några av de mest katastrofala händelserna i universum. Astrofysiker är förvånade över deras intensitet, varav några kan överträffa hela universumet för korta stunder. Hittills har de förblivit otroliga långtgående händelser. Men i en ny artikel har fysiker vägt hur GRB: er kunde begränsa var och när livet kan fortsätta och utvecklas, potentiellt till ett intelligent liv.
I sitt papper, "Om GRB: s roll på livutrotning i universum", publicerad i tidskriften Vetenskap, Dr. Piran från hebreiska universitetet och Dr. Jimenez från universitetet i Barcelona överväger först vad som är känt om gammastrålningsutbrott. Stjärnor och galaxers metallicitet som helhet är direkt relaterade till frekvensen av GRB: er. Metallicitet är överflödet av element bortom väte och helium i innehållet i stjärnor eller hela galaxer. Fler metaller minskar GRB: s frekvens. Galaxer med lågt metallinnehåll är benägna att en högre frekvens av GRB: er. Forskarna, som hänvisar till sitt tidigare arbete, uppger att observationsdata har visat att GRB: er inte generellt är relaterade till en galaxs stjärnbildningsgrad; bildande stjärnor, inklusive massiva, är inte den viktigaste faktorn för ökad frekvens av GRB.
Som ödet skulle ha det, lever vi i en galax med högt metallinnehåll - Vintergatan. Piran och Jimenez visar att frekvensen av GRB i Vintergatan är lägre baserat på de senaste tillgängliga uppgifterna. Det är de goda nyheterna. Mer betydelsefull är placeringen av ett solsystem i Vintergatan eller någon galax.
I uppsatsen anges att det är 50% risk för a dödlig GRB har inträffat nära Jorden under de senaste 500 miljoner åren. Om ett stjärnsystem ligger inom 13 000 ljusår (4 kilo-parsecs) från det galaktiska centrumet, stiger oddsen till 95%. Effektivt gör detta de tätaste regionerna i alla galaxer för benägna för GRB: er för att komplexa liv ska kunna bestå.
Jorden ligger på 8,3 kilo-parsecs (27 000 ljusår) från det galaktiska centrumet och astrofysikernas arbete drar också slutsatsen att chanserna för en dödlig GRB i en 500 miljoner år inte sjunker under 50% förrän 10 kilo-parsecs ( 32 000 ljusår). Så jordens odds har inte varit mest gynnsamma, men uppenbarligen tillräckliga. Stjärnsystem längre bort från centrum är säkrare platser för livet att utvecklas och utvecklas. Endast de avlägsna regionerna med låg stjärntäthet i stora galaxer håller livet utan skadas sätt att gammastrålar brister.
Uppsatsen fortsätter genom att beskriva deras bedömning av effekten av GRB: er i hela universum. De säger att endast cirka 10% av galaxerna har miljöer som bidrar till livet när GRB-händelser är ett problem. Baserat på tidigare arbete och nya data, måste galaxer (deras stjärnor) nå ett metallicitet på 30% av solens, och galaxerna behövde vara minst 4 kilo-parsec (13 000 ljusår) i diameter för att minska risken för dödliga GRB. Enkelt liv kunde överleva upprepade GRB. Utvecklingen till högre livsformer skulle upprepade gånger sätts tillbaka av massutsläckningar.
Pirans och Jimenez arbete avslöjar också en relation till en kosmologisk konstant. Längre tillbaka i tiden var metalliciteten inom stjärnor lägre. Först efter generationer av stjärnbildning - miljarder år - har tyngre element byggts upp inom galaxer. De drar slutsatsen att komplexa liv som på jorden - från geléfisk till människor - inte kunde ha utvecklats i det tidiga universumet före Z> 0,5, en kosmologisk rödskiftning som var lika med ~ 5 miljarder år sedan eller längre sedan. Analys visar också att det finns 95% chans att jorden upplevde en dödlig GRB under de senaste 5 miljarder åren.
Frågan om vilken effekt en närliggande GRB kan ha på livet har tagits upp i årtionden. 1974 betraktade Dr. Malvin Ruderman från Columbia University konsekvenserna av en närliggande supernova på jordens ozonskikt och på jordlivet. Hans och efterföljande arbete har bestämt att kosmiska strålar skulle leda till nedbrytning av ozonskiktet, en fördubbling av solens ultravioletta strålning som når ytan, kylning av jordens klimat och en ökning av NOx och regn som påverkar biologiska system. Inte en vacker bild. Förlusten av ozonskiktet skulle leda till en dominoeffekt av atmosfäriska förändringar och strålningsexponering som skulle leda till att ekosystemen kollapsade. En GRB anses vara den mest troliga orsaken till massutrotningen i slutet av ordoviciperioden, för 450 miljoner år sedan; det återstår en betydande debatt om orsakerna till detta och flera andra massutrotningshändelser i jordens historia.
Uppsatsen fokuserar på vad som bedöms lång GRB: er - lGRB: er - varar flera sekunder i motsats tillkort GRB: er som bara varar en sekund eller mindre. Långa GRB antas bero på kollaps av massiva stjärnor som ses i supernovor, medan sGRB är från kollisionen av neutronstjärnor eller svarta hål. Det kvarstår osäkerhet om orsakerna, men de längre GRB: erna släpper mycket större mängder energi och är farligast för ekosystem som har komplexa liv.
Uppsatsen förminskar den tid och utrymme som finns tillgängligt för ett komplicerat liv att utvecklas inom vårt universum. Under universumets ålder, ungefär 14 miljarder år, har bara de senaste 5 miljarder åren bidragit till skapandet av komplexa liv. Dessutom tillhandahöll endast 10% av galaxerna under de senaste 5 miljarder åren sådana miljöer. Och inom bara större galaxer var det bara de yttre områdena som gav de säkra avstånden som behövdes för att undvika dödlig exponering för en gammastrålning.
Detta arbete avslöjar hur väl vårt solsystem passar under de ideala förutsättningarna för att tillåta komplex liv att utvecklas. Vi står på ett ganska gott avstånd från Vintergatens galaktiska centrum. Vårt solsystemets ålder, ungefär 4,6 miljarder år, ligger inom 5 miljarder år säker zon i tid. Men för många andra stjärnsystem, trots hur många som nu anses existera över hela universum - 100-tal miljarder i Vintergatan, biljoner i hela universum - är förmodligen enkelt ett sätt att leva på grund av GRB. Detta arbete indikerar att komplexa liv, inklusive intelligent liv, troligen är mindre vanliga när man bara tar hänsyn till effekten av gammastrålar.
referenser:
Om GRB: s roll för livslängd i universum, Tsvi Piran, Raul Jimenez, Science, nov 2014, förtryck
