В центре нашей галактики находится галактическая выпуклость, плотно упакованная область звезд, пыли и газа. В этой массивной структуре, которая охватывает тысячи световых лет, есть приблизительно 10 миллиардов звезд, большинство из которых - старые звезды - красные гиганты. Из-за этой высокой плотности астрономы часто задавались вопросом, является ли галактическая выпуклость вероятным местом для поиска звезд с обитаемыми планетами, вращающимися вокруг них.
По сути, звезды, которые тесно связаны друг с другом, с большей вероятностью будут проходить рядом с другими звездами, что может иметь катастрофические последствия для любых планет, которые вращаются вокруг них. Согласно новому исследованию, проведенному Лабораторией Колумбийского университета, в течение миллиарда лет большинство звезд в выпуклости будут проходить рядом с десятками близких звезд, что может иметь глобальные последствия для долгосрочной обитаемости в этом регионе.
Исследование, которое было подготовлено к публикации и должно появиться в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, было проведено Мойей Мактир - научным сотрудником NSF в Колумбийском университете и членом лаборатории Cool Worlds Lab. К ней присоединились профессор Дэвид Киппинг и Кэтрин Джонстон с кафедры астрономии в Колумбийском университете.
Коротко говоря, звездные близкие встречи относительно распространены в нашей галактике, они происходят один раз каждые 50 000 лет или около того. Когда звезды в галактическом диске вращаются вокруг центра Млечного Пути, их пути заставляют их иногда проходить ближе друг к другу. В прошлый раз наша Солнечная система столкнулась со звездным проходом примерно 70 000 лет назад.
В это время двойная система, известная как Звезда Шольца (WISE 0720-0846), прошла на расстоянии около 52 000 астрономических единиц (0,25 парсек; 0,82 световых года) от Солнца, порушив Облако Оорта, орбиты комет и астероидов в Солнечной системе. Это был не первый раз, когда Звезда Шольца прошла вблизи нашей Солнечной системы - примерно 80 000 лет назад она прошла в пределах ~ 66 000-70 000 а.е. от Солнца.
По большей части, эти встречи привели к тому, что кометы и астероиды с длительным периодом были выброшены из Облака Оорта, некоторые из которых столкнулись с Землей и вызвали события уровня вымирания. Тем не менее, звездные встречи могут проходить еще ближе (около 20 000 АЕ) и оказать пагубное влияние на планетные системы. Это включает в себя возможность того, что планеты будут отделены от своих звезд или их орбиты могут быть дестабилизированы.
Как объяснил Мистье: «Близкие звездные встречи могут иметь опасные последствия для планет, но точные результаты зависят от множества факторов: соотношения масс двух вовлеченных звезд, скорости их движения, угла наклона приближение и, конечно, расстояние прохода. Но в целом, эти близкие встречи могут потенциально оторвать планеты от их звезд-хозяев или дестабилизировать их орбиты, так что они могут вылететь из своей системы».
В предыдущем исследовании, которое появилось в MNRAS в прошлом году, группа шведских астрономов обнаружила, что подобные солнцу звезды в открытых скоплениях имеют 25% шанс потерять свои внешние планеты из-за близкого пролета. Два аналогичных исследования, которые также были опубликованы в прошлом году (оба были проведены астрономами из Лейденской обсерватории в Нидерландах), показали, что 14% планет в плотных звездных скоплениях будут оторваны от своих звезд в течение десяти миллионов лет после образования.
Естественно, это поднимает вопрос о том, что произойдет в галактической выпуклости, где звездная плотность намного выше, чем в диске Млечного Пути. Чтобы вычислить скорость, с которой происходят близкие встречи в выпуклости, Мойя и ее команда смоделировали орбиты миллионов звезд, которые там находятся. Затем они использовали аналитический профиль плотности для положения каждой звезды, чтобы оценить количество встречающихся планет.
Как указал Мактир, это был трудоемкий процесс, который привел к некоторым интересным результатам: «Мы обнаружили, что 80% звезд с выпуклостью должны приходить в пределах 1000 АЕ от другой звезды каждые миллиард лет. Половина звезд имеет десятки таких встреч в тот же период времени. Частота столкновений снижается, если учесть более близкие пролеты, но встречи в пределах 100 АЕ все еще довольно распространены».
Помимо повышенного риска звездных близких встреч, планеты, расположенные вокруг звезд в галактической выпуклости, также подвергаются большему риску "стерилизации". Это происходит, когда звезды в плотно упакованных скоплениях подвергаются гравитационному коллапсу и взрываются в сверхновой, что приводит к тому, что близлежащие звездные системы (и их планеты ) подвергаются воздействию гамма-всплесков (GRB) и выбросу тяжелых (и радиоактивных) элементов.
В течение последних 11 миллионов лет вспышки сверхновых, имевшие место в околоземном космическом пространстве, были связаны с внезапными периодами глобального потепления на Земле, истощением озонового слоя и воздействием на поверхность вредных уровней солнечной и космической радиации. В результате для звезд, которые сгруппированы ближе друг к другу, сверхновые будут иметь гораздо большее влияние, поскольку они будут происходить чаще и ближе друг к другу.
Неудивительно, что астрономы считают, что галактики, подобные нашей, также имеют «обитаемые зоны», которые находятся между галактической выпуклостью и спиральными рукавами. В то время как выпуклость является опасным местом для жизни из-за повышенного риска близких контактов и радиации, спиральные рукава представляют повышенный риск из-за более высоких скоростей звездообразования.
Помимо строгого характера их исследования, Мактир указала, что это также важно, потому что это дает дополнительное подтверждение этой теории. «Наши результаты являются новыми, потому что мы приняли новый динамический подход к пониманию галактической обитаемости, но мы действительно только что подтвердили то, что астрономы уже знали: выпуклость, вероятно, не является стабильным местом для жизни», - сказала она.
Подобные исследования также могут оказать существенное влияние на поиск обитаемых экзопланет, не говоря уже о поиске внеземного разума (SETI). Зная, что жизнь, скорее всего, возникнет и будет развиваться в пределах обитаемой галактической зоны (GHZ), части диска, расположенной между ядром и периферией, ученые могут сузить свои усилия по поиску и увеличить шансы найти жизнь.
