Hvis der er for tæt på et miljø, der indeholder komplekst liv, kan en gammastråle-burst sprøjte undergang for det liv. Men kunne GRB'er være grunden til, at vi endnu ikke har fundet bevis for andre civilisationer i kosmos? For at hjælpe med at besvare det store spørgsmål om "hvor er alle?" fysikere fra Spanien og Israel har indsnævret tidsperioden og områderne i det rum, hvor komplekst liv kunne vedvare med en lav risiko for udryddelse af en GRB.
GRB'er er nogle af de mest katastrofale begivenheder i universet. Astrofysikere er forbløffet over deres intensitet, hvoraf nogle kan overskride hele universet i korte øjeblikke. Indtil videre har de været utrolige fjerne begivenheder. Men i en ny artikel har fysikere vejet, hvordan GRB'er kunne begrænse hvor og hvornår livet kunne vedvare og udvikle sig, potentielt til intelligent liv.
I deres artikel, "Om GRB'ers rolle på livudryddelse i universet", offentliggjort i tidsskriftet Videnskab, Dr. Piran fra det hebraiske universitet og Dr. Jimenez fra University of Barcelona overvejer først, hvad der er kendt om gammastråler. Stjerner og galakseres metallicitet som helhed er direkte relateret til frekvensen af GRB'er. Metallicitet er forekomsten af elementer ud over brint og helium i indholdet af stjerner eller hele galakser. Flere metaller reducerer frekvensen af GRB'er. Galakser, der har et lavt metalindhold, er tilbøjelige til en højere frekvens af GRB'er. Forskerne, der henviser til deres tidligere arbejde, siger, at observationsdata har vist, at GRB'er ikke generelt er relateret til en galakas stjernedannelsesfrekvens; dannende stjerner, inklusive massive stjerner, er ikke den mest markante faktor for øget frekvens af GRB'er.
Som skæbnen ville have det, lever vi i en galakse med højt metalindhold - Mælkevejen. Piran og Jimenez viser, at frekvensen af GRB'er i Mælkevejen er lavere baseret på de nyeste tilgængelige data. Det er den gode nyhed. Mere markant er placeringen af et solsystem i Mælkevejen eller enhver galakse.
Det fremgår af papiret, at der er en 50% chance for a dødbringende GRB har fundet sted nær Jorden inden for de sidste 500 millioner år. Hvis et stjernernes system er inden for 13.000 lysår (4 kilo-parsecs) fra det galaktiske centrum, stiger oddsene til 95%. Effektivt gør dette de tætteste regioner i alle galakser for udsatte for GRB'er for at tillade, at komplekst liv fortsætter.
Jorden ligger 8,3 kilo-parsecs (27.000 lysår) fra det galaktiske centrum, og astrofysikernes arbejde konkluderer også, at chancerne for en dødelig GRB i en 500 millioner års periode ikke falder under 50%, før over 10 kilo-parsecs ( 32.000 lysår). Så jordens odds har ikke været mest gunstige, men åbenlyst passende. Stjernesystemer længere ud fra centrum er sikrere steder, hvor livet kan udvikle sig og udvikle sig. Kun de afgrænsende regioner med lave stjernetæthed i store galakser holder livet ude af skadens måde at gamma ray bursts.
Papiret fortsætter med at beskrive deres vurdering af virkningen af GRB'er i hele universet. De siger, at kun ca. 10% af galakserne har miljøer, der er befordrende for livet, når GRB-begivenheder er et problem. Baseret på tidligere arbejde og nye data, måtte galakser (deres stjerner) nå et metalindhold på 30% af solens, og galakserne skulle være mindst 4 kilo-parsecs (13.000 lysår) i diameter for at reducere risikoen for dødbringende GRB'er. Enkelt liv kunne overleve gentagne GRB'er. At udvikle sig til højere livsformer ville gentagne gange blive sat tilbage ved masseudryddelse.
Pirans og Jimézens arbejde afslører også en relation til en kosmologisk konstant. Længere tilbage i tiden var metalliciteten inden for stjerner lavere. Først efter generationer af stjernedannelse - milliarder af år - er tungere elementer opbygget i galakser. De konkluderer, at komplekst liv som på Jorden - fra geléfisk til mennesker - ikke kunne have udviklet sig i det tidlige univers før Z> 0,5, et kosmologisk rødskifte svarende til ~ 5 milliarder år siden eller længere siden. Analyse viser også, at der er en 95% chance for, at Jorden oplevede en dødelig GRB inden for de sidste 5 milliarder år.
Spørgsmålet om, hvilken effekt en nærliggende GRB kunne have på livet, er blevet rejst i årtier. I 1974 overvejede Dr. Malvin Ruderman fra Columbia University konsekvenserne af en nærliggende supernova på jordens ozonlag og på det jordiske liv. Hans og det efterfølgende arbejde har bestemt, at kosmiske stråler ville føre til nedbrydning af ozonlaget, en fordobling af solens ultraviolette stråling, der når overfladen, afkøling af jordens klima og en stigning i NOx og regn, der påvirker biologiske systemer. Ikke et smukt billede. Tabet af ozonlaget ville føre til en dominoeffekt af atmosfæriske ændringer og strålingseksponering, der ville føre til sammenbrud af økosystemer. En GRB betragtes som den mest sandsynlige årsag til masseudryddelse ved udgangen af ordoviciens periode for 450 millioner år siden; der er fortsat betydelig debat om årsagerne til dette og adskillige andre masseudryddelsesbegivenheder i Jordens historie.
Papiret fokuserer på, hvad der anses for lang GRB'er - lGRB'er - varer flere sekunder i modsætning tilkort GRB'er, der kun varer et sekund eller mindre. Det antages, at lange GRB skyldes sammenbrud af massive stjerner, som det ses i supernovas, mens sGRB'er er fra kollisionen af neutronstjerner eller sorte huller. Der er stadig usikkerhed om årsagerne, men de længere GRB frigiver langt større mængder energi og er mest farlige for økosystemer, der har komplekst liv.
Papiret indsnævrer den tid og plads, der er til rådighed for komplekst liv at udvikle sig i vores univers. I alderen af universet, ca. 14 milliarder år, er det kun de sidste 5 milliarder år, der har været med til at skabe et komplekst liv. Desuden tilvejebragte kun 10% af galakserne inden for de sidste 5 milliarder år sådanne miljøer. Og inden for kun større galakser var det kun de udvendige områder, som gav de sikre afstande, der var nødvendige for at undgå dødelig eksponering for en gammastråle.
Dette arbejde afslører, hvor godt vores solsystem passer inden for de ideelle betingelser for at tillade kompleks liv at udvikle sig. Vi står i en ret god afstand fra Mælkevejens galaktiske centrum. Alderen for vores solsystem, ca. 4,6 milliarder år, ligger inden for den 5 milliarder år sikre zone i tide. For mange andre stjernesystemer, trods hvor mange der nu anses for at eksistere i hele universet - 100s af milliarder i Mælkevejen, billioner i hele universet - er simpelthen sandsynligvis en livsstil på grund af GRB'er. Dette arbejde indikerer, at komplekst liv, inklusive intelligent liv, sandsynligvis er mindre almindeligt, når man bare tager hensyn til effekten af gammastråler.
Referencer:
Om GRB'ernes rolle med hensyn til udryddelse af liv i universet, Tsvi Piran, Raul Jimenez, Videnskab, nov 2014, fortryk
