Наша галактика Млечный Путь необычна тем, что это одна из самых массивных галактик в ближайшей Вселенной. Наша Солнечная система, пожалуй, обладает многими уникальными качествами. Во-первых, Солнце состоит из нужного количества «металлов» (элементов тяжелее водорода и гелия). Более того, круговая орбита Солнца вокруг центра Галактики является правильной. Благодаря сочетанию ряда факторов ему удается держаться подальше от опасных спиральных рукавов галактики. Также наша Солнечная система находится достаточно далеко от центра галактики, чтобы не беспокоиться о разрушительных гравитационных силах или слишком большом количестве излучения.
Когда все эти факторы встречаются вместе, они создают область пространства, которую астроном из Вашингтонского университета Гильермо Гонсалес называет «Галактической обитаемой зоной». Гонсалес считает, что каждая форма жизни на нашей планете, от простейших бактерий до самых сложных животных организмов, обязана своим существованием балансу этих уникальных условий.
«Я считаю, что и простая жизнь, и сложная жизнь очень редки. Но сложная жизнь, как и мы, вероятно, уникальна в наблюдаемой Вселенной», - утверждает Гонсалес.
«Я думаю, что это очень, очень интересная идея», - говорит доктор Уильям Боруки, научный сотрудник Исследовательского центра Эймса. «Я очень рад видеть эту теорию. Мне нравится, как Гонсалес проанализировал возможности существования планет в разных частях галактики. Теперь ученым нужно проверить это математически, чтобы убедиться, что всё складывается».
Теория в деталях
Наша Галактика Млечный Путь устроена так же, как и миллиарды других спиральных галактик. Галактический диск содержит много межзвездной материи, а также молодых звезд и звезд среднего возраста. В то время как молодые звезды можно найти разбросанными по всей Галактике, звездное население имеет тенденцию быть старше в выпуклости вокруг галактического центра. Многие из этих старых звезд собраны в шаровые скопления, которые вращаются вокруг ядра Галактики в области, известной как галактическое «гало». Сильные выбросы инфракрасного излучения и рентгеновского излучения из центра Галактики указывают на облака ионизированного газа, быстро движущиеся вокруг какого-то сверхмассивного объекта, возможно, черной дыры.
В Галактике Млечный Путь миллиарды звезд, и некоторые из них более богаты «металлами», чем другие. Частично это связано с возрастом: чем старше звезда, тем она более бедна «металлом». Это потому, что самые древние звезды образовывались только из водорода, гелия и лития. Когда самая массивная из этих звезд взорвалась, в результате ядерных реакций эти легкие элементы превратились в более тяжелые. Эти более тяжелые «металлы» стали частью материала, из которого сформировалось второе поколение звезд. Каждый звездный взрыв приводил к увеличению количества доступных «металлов». Таким образом, богатая «металлами» звезда имеет материал, полученный от многих предыдущих поколений звезд.
Наше Солнце необычайно богато «металлами» для звезды его возраста и типа. Ученые точно не знают почему это так. Возможно, Солнце образовалось в той части Галактики, где было много «металлов», а затем переместилось в свое нынешнее положение.
Согласно исследованиям внесолнечных планет, у богатых «металлами» звезд более вероятно наличие планетных систем. Одна из причин этого может заключаться в том, что определенное минимальное количество «металлов» необходимо для образования скалистых тел (включая ядра планет газовых гигантов). При образовании звезды богатое «металлами» коллапсирующее межзвездное облако с большей вероятностью образует планеты, чем бедное «металлом».
Помимо того, что требуется звезда, богатая «металлами», Галактическая обитаемая зона исключает звезды, находящиеся слишком близко к центру галактики. Наше Солнце находится на приличном расстоянии от центра галактики, примерно в 28 000 световых лет.
Находясь во внешней области галактики, наша Солнечная система защищена от огромного гравитационного притяжения звезд, сгруппированных вблизи центра галактики. Если бы мы были ближе, совокупная гравитация всех этих звезд нарушила бы орбиту комет в облаке Оорта. Облако Оорта, которое окружает внешний периметр нашей Солнечной системы, содержит триллионы комет. Гравитационные возмущения, вызванные другими звездами, могут отправить многие из этих комет в нашу сторону, подвергая опасности жизнь на Земле.
Держаться подальше от галактического центра имеет ещё одно дополнительное преимущество. В центре галактики присутствует большое количество вредной радиации. Планетные системы вблизи центра будут подвергаться повышенному воздействию гамма-лучей, рентгеновских лучей и космических лучей, которые уничтожат любую жизнь, пытающуюся развиться на планете.
«Большие сложные организмы гораздо более чувствительны к возмущениям окружающей среды, чем простая жизнь», - говорит Гонсалес. «Наша гипотеза касается исключительно сложной жизни, в частности, аэробной макроскопической жизни многоклеточных животных. Воздействие радиации может повредить озоновый слой, а также повысить уровень радиации на поверхности планеты из-за вторичных каскадов частиц в атмосфере».
Держаться подальше от спиральных рукавов Галактики - еще одно требование Галактической Обитаемой Зоны.
Плотность газа и межзвездного вещества в спиральных рукавах приводит к образованию новых звезд. Хотя эти спиральные рукава являются местом рождения звезд, для нашей Солнечной системы было бы опасно пересечь один из них. Интенсивное излучение и гравитация спирального рукава вызовут нарушения в нашей Солнечной системе с такой же вероятностью, как если бы мы были ближе к центру Галактики.
К счастью, наше Солнце вращается с той же скоростью, что и вращение спирального рукава Галактики. Эта синхронизация не позволяет нашей Солнечной системе пересекать спиральный рукав.
«В нашем местоположении наш орбитальный период очень похож на период скорости спиральных рукавов», - говорит Гонсалес. «Это означает, что временной интервал между пересечениями спиральных рукавов будет максимальным, и это хорошо, поскольку спиральные рукава - опасные места. Здесь сосредоточены массивные звезды, которые могут взорваться сверхновыми, а гигантские молекулярные облака могут возмущать кометы облака Оорта, что привело бы к большему количеству комет во внутренней части Солнечной системы».
Необычно круговая орбита нашего Солнца вокруг галактического центра также имеет тенденцию держать его подальше от спиральных рукавов. Большинство звезд того же возраста, что и наше Солнце, имеют более эллиптические орбиты.
«Если бы орбита Солнца вокруг галактического центра была менее круговой, то Солнце с большей вероятностью пересекло бы спиральные рукава», - говорит Гонсалес.
Таким образом, благодаря множеству необычных характеристик нашего Солнца, нашей Солнечной системе посчастливилось находиться в Галактической обитаемой зоне. Гонсалес утверждает, что эти характеристики сделали возможным появление сложной жизни на Земле. По словам Гонсалеса, более 95 процентов звезд в Галактике не смогут поддерживать обитаемые планеты просто потому, что их вращение не синхронизировано с вращением спиральных рукавов галактики. Добавьте сюда все другие факторы, связанные с сохранением пригодности Солнечной системы для жизни, и кажется, что шансы найти другую солнечную систему в Галактической обитаемой зоне почти ничтожны.
«Это хорошая теория», - говорит Боруки. «Я думаю, что эта идея - искра, которая положит начало аналогичным исследованиям. Как свеча зажигания, она не может управлять автомобилем, но дает необходимый импульс для движения машины».
Подписывайтесь на канал Глубины космоса, будет много интересного!
Читайте также:
10 самых необычных космических открытий 2020 года
Галактика с хвостом из газа удивила учёных
Открылись новые рубежи в поисках жизни на других планетах
