Hvis det er for nært et miljø som har komplekst liv, kan en gammastråleutbrudd trolme undergang for det livet. Men kan GRB-er være grunnen til at vi ennå ikke har funnet bevis for andre sivilisasjoner i kosmos? For å hjelpe deg med å svare på det store spørsmålet om "hvor er alle?" fysikere fra Spania og Israel har innsnevret tidsperioden og områdene i rommet der komplekse liv kan vedvare med en lav risiko for utryddelse av en GRB.
GRB er noen av de mest katastrofale hendelsene i universet. Astrofysikere er forbløffet over deres intensitet, hvorav noen kan overskride hele universet for korte øyeblikk. Så langt har de forblitt utrolige fjerne begivenheter. Men i en ny artikkel har fysikere veid hvordan GRB-er kunne begrense hvor og når livet kunne vedvare og utvikle seg, potensielt til et intelligent liv.
I sin artikkel, "Om rollen til GRB-er på livsutryddelse i universet", publisert i tidsskriftet Vitenskap, Dr. Piran fra det hebraiske universitetet og Dr. Jimenez fra universitetet i Barcelona vurderer først hva som er kjent om gammastråleutbrudd. Metallisiteten til stjerner og galakser som helhet er direkte relatert til frekvensen av GRB-er. Metallisitet er overfloden av elementer utover hydrogen og helium i innholdet av stjerner eller hele galakser. Flere metaller reduserer frekvensen av GRB. Galakser med lavt metallinnhold er utsatt for en høyere frekvens av GRB-er. Forskerne refererer til sitt tidligere arbeid og uttaler at observasjonsdata har vist at GRB ikke generelt er relatert til en galakas stjernedannelsesrate; Å danne stjerner, inkludert massive stjerner, er ikke den viktigste faktoren for økt frekvens av GRB-er.
Som skjebnen ville ha det, lever vi i en galakse med høyt metallinnhold - Melkeveien. Piran og Jimenez viser at frekvensen av GRB i Melkeveien er lavere basert på de nyeste tilgjengelige data. Det er den gode nyheten. Mer viktig er plasseringen av et solsystem i Melkeveien eller en hvilken som helst galakse.
I papiret heter det at det er 50% sjanse for a dødelig GRB hadde skjedd i nærheten av Jorden i løpet av de siste 500 millioner årene. Hvis et stjernesystem er innen 13 000 lysår (4 kilo-parsecs) fra det galaktiske sentrum, øker oddsen til 95%. Effektivt gjør dette de tetteste områdene i alle galakser for utsatt for GRB-er for at komplekst liv kan vedvare.
Jorden ligger 8,3 kilo-parsecs (27 000 lysår) fra det galaktiske sentrum og astrofysikernes arbeid konkluderer også med at sjansene for en dødelig GRB i løpet av 500 millioner år ikke faller under 50% før utover 10 kilo-parsecs ( 32 000 lysår). Så jordens odds har ikke vært mest gunstig, men åpenbart tilstrekkelig. Stjernesystemer lenger ut fra sentrum er sikrere steder for livet å utvikle seg og utvikle seg. Bare de ytre regionene med lav stjernetetthet i store galakser holder livet utenfor skadens måte å stråle ut.
Oppgaven fortsetter med å beskrive deres vurdering av effekten av GRB-er i hele universet. De oppgir at bare omtrent 10% av galakser har miljøer som bidrar til liv når GRB-hendelser er en bekymring. Basert på tidligere arbeid og nye data, måtte galakser (deres stjerner) nå et metallisitetsinnhold på 30% av solens, og galaksene måtte være minst 4 kilo-parsec (13 000 lysår) i diameter for å redusere risikoen for dødelige GRB-er. Enkelt liv kunne overleve gjentatte GRB-er. Å utvikle seg til høyere livsformer vil bli gjentatte ganger satt tilbake av masseutryddelser.
Pirans og Jimenez arbeid avslører også en relasjon til en kosmologisk konstant. Lenger tilbake i tid var metallisiteten i stjernene lavere. Først etter generasjoner av stjernedannelse - milliarder av år - har tyngre elementer bygget seg opp i galakser. De konkluderer med at komplekst liv som på jorden - fra geléfisk til mennesker - ikke kunne ha utviklet seg i det tidlige universet før Z> 0,5, et kosmologisk rødt skifte lik ~ 5 milliarder år siden eller lenger siden. Analyse viser også at det er 95% sjanse for at Jorden opplevde en dødelig GRB i løpet av de siste 5 milliarder årene.
Spørsmålet om hvilken effekt en nærliggende GRB kan ha på livet har vært reist i flere tiår. I 1974 vurderte Dr. Malvin Ruderman ved Columbia University konsekvensene av en nærliggende supernova på jordens ozonlag og på jordlivet. Hans og påfølgende arbeid har bestemt at kosmiske stråler ville føre til uttømming av ozonlaget, en dobling av solens ultrafiolette stråling som når overflaten, avkjøling av jordens klima og en økning i NOx og nedbør som påvirker biologiske systemer. Ikke et pent bilde. Tapet av ozonlaget vil føre til en dominoeffekt av atmosfæriske forandringer og strålingseksponering som fører til sammenbrudd av økosystemer. En GRB regnes som den mest sannsynlige årsaken til masseutryddelsen ved slutten av ordovicium, for 450 millioner år siden; det gjenstår betydelig debatt om årsakene til dette og flere andre masseutryddelsesbegivenheter i jordas historie.
Oppgaven fokuserer på hva som anses lang GRB-er - lGRB-er - som varer i flere sekunder i motsetning tilkort GRB-er som bare varer et sekund eller mindre. Det antas at lange GRB-er skyldes kollaps av store stjerner som sett i supernovaer, mens sGRB-er er fra kollisjonen av nøytronstjerner eller sorte hull. Det er fortsatt usikkerhet rundt årsakene, men de lengre GRB-ene frigjør langt større mengder energi og er farligst for økosystemer som har komplekst liv.
Oppgaven begrenser tid og rom som er tilgjengelig for komplekst liv å utvikle seg i vårt univers. I løpet av universets alder, omtrent 14 milliarder år, er det bare de siste 5 milliarder årene som har bidratt til å skape et komplekst liv. Videre ga bare 10% av galaksene i løpet av de siste 5 milliarder årene slike miljøer. Og innenfor bare større galakser ga bare områdene de trygge avstandene som var nødvendige for å unngå dødelig eksponering for en gammastråle.
Dette arbeidet avslører hvor godt vårt solsystem passer innenfor de ideelle forholdene for å la komplekse liv utvikle seg. Vi står i ganske god avstand fra Melkeveiens galaktiske sentrum. Alderen til vårt solsystem, på omtrent 4,6 milliarder år, ligger innenfor 5 milliarder år sikker sone i tid. For mange andre stjernersystemer, til tross for hvor mange som nå anses å eksistere over hele universet - 100-tallet på milliarder i Melkeveien, er billioner i hele universet - enkelt nok en livsstil på grunn av GRB-er. Dette arbeidet indikerer at komplekst liv, inkludert intelligent liv, sannsynligvis er mindre vanlig når man bare tar hensyn til effekten av gammastråler.
referanser:
Om GRB-eres rolle på livsutryddelse i universet, Tsvi Piran, Raul Jimenez, Science, nov 2014, forhåndstrykk
