Если гамма-излучение находится слишком близко к окружающей среде, в которой обитает сложная жизнь, это может означать гибель для этой жизни. Но могут ли GRB быть причиной, по которой мы еще не нашли свидетельства других цивилизаций в космосе? Чтобы помочь ответить на большой вопрос «где все?» физики из Испании и Израиля сузили временной интервал и области пространства, в которых сложная жизнь может сохраняться с низким риском вымирания GRB.
GRBs являются одними из самых катастрофических событий во Вселенной. Астрофизики поражены их интенсивностью, некоторые из которых могут затмить всю Вселенную на короткое время. До сих пор они оставались невероятно далекими событиями. Но в новой статье физики взвесили, как GRB могут ограничивать, где и когда жизнь может сохраняться и развиваться, потенциально в разумную жизнь.
В своей статье «О роли гамма-всплесков в исчезновении жизни во Вселенной», опубликованной в журнале НаукаДоктор Пиран из Еврейского университета и доктор Хименес из Университета Барселоны в первую очередь рассматривают то, что известно о гамма-всплесках. Металличность звезд и галактик в целом напрямую связана с частотой гамма-всплесков. Металличность - это избыток элементов, помимо водорода и гелия, в составе звезд или целых галактик. Больше металлов уменьшает частоту гамма-всплесков. Галактики с низким содержанием металлов склонны к более высокой частоте гамма-всплесков. Исследователи, ссылаясь на свои предыдущие работы, утверждают, что данные наблюдений показали, что GRB, как правило, не связаны со скоростью звездообразования в галактике; формирование звезд, в том числе массивных, не является наиболее значимым фактором увеличения частоты гамма-всплесков.
По воле судьбы мы живем в галактике с высоким содержанием металлов - Млечном Пути. Пиран и Хименес показывают, что частота гамма-всплесков в Млечном Пути ниже на основе последних доступных данных. Это хорошие новости. Более важным является размещение солнечной системы в Млечном Пути или любой галактике.
В документе говорится, что есть 50% -ная вероятность летальный GRB произошли около Земли в течение последних 500 миллионов лет. Если звездная система находится в пределах 13 000 световых лет (4 килопарсека) от центра галактики, шансы возрастают до 95%. По сути, это делает самые плотные области всех галактик слишком склонными к GRB, чтобы позволить сложной жизни сохраниться.
Земля находится в 8,3 килопарсеках (27000 световых лет) от галактического центра, и работа астрофизиков также заключает, что шансы смертельного GRB в промежутке в 500 миллионов лет не опускаются ниже 50%, пока не превысят 10 килопарсек ( 32 000 световых лет). Таким образом, шансы Земли были не самыми благоприятными, но, очевидно, адекватными. Звездные системы дальше от центра - более безопасные места для жизни, чтобы прогрессировать и развиваться. Только отдаленные области с низкой плотностью звезд в крупных галактиках не дают жизни возможность избежать гамма-всплесков.
Продолжается работа, описывающая их оценку влияния гамма-всплесков во всей Вселенной. Они утверждают, что только приблизительно 10% галактик имеют среду, способствующую жизни, когда события GRB вызывают беспокойство. На основании предыдущей работы и новых данных, галактики (их звезды) должны были достигать содержания металличности 30% от Солнца, а галактики должны были иметь диаметр не менее 4 килопарсеков (13 000 световых лет), чтобы снизить риск смертельные GRBs. Простая жизнь могла пережить повторные GRB. Эволюция к высшим формам жизни будет неоднократно задерживаться массовым вымиранием.
Работа Пирана и Хименеса также показывает связь с космологической постоянной. Дальше назад во времени металличность внутри звезд была ниже. Только после нескольких поколений звездообразования - миллиарды лет - в галактиках образовались более тяжелые элементы. Они заключают, что такая сложная жизнь, как на Земле - от медуз до людей - не могла развиться в ранней Вселенной до Z> 0,5, космологического красного смещения, равного ~ 5 миллиардов лет назад или дольше. Анализ также показывает, что с вероятностью 95% Земля испытала смертельный GRB за последние 5 миллиардов лет.
Вопрос о том, какое влияние может оказать соседняя GRB на жизнь, поднимался десятилетиями. В 1974 году доктор Малвин Рудерман из Колумбийского университета рассмотрел влияние находящейся рядом сверхновой на озоновый слой Земли и земную жизнь. Его и последующие работы определили, что космические лучи приведут к истощению озонового слоя, удвоению солнечного ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности, охлаждению климата Земли и увеличению NOx и осадков, которые воздействуют на биологические системы. Не красивая картинка. Потеря озонового слоя может привести к эффекту домино атмосферных изменений и радиационного воздействия, приводящего к коллапсу экосистем. GRB считается наиболее вероятной причиной массового вымирания в конце ордовикского периода, 450 миллионов лет назад; по-прежнему ведутся серьезные дискуссии о причинах этого и нескольких других событий массового вымирания в истории Земли.
Статья посвящена тому, что считается длинный GRBs - lGRBs - продолжительностью в несколько секунд в отличие откороткая GRB, которые длятся всего секунду или меньше. Считается, что длинные гамма-всплески обусловлены коллапсом массивных звезд, таких как наблюдаемые в сверхновых, в то время как sGRB обусловлены столкновением нейтронных звезд или черных дыр. По-прежнему остается неопределенность в отношении причин, но более длительные гамма-всплески выделяют гораздо большее количество энергии и являются наиболее опасными для экосистем, несущих сложную жизнь.
Статья сужает время и пространство, доступное для развития сложной жизни в нашей Вселенной. За время существования Вселенной, приблизительно 14 миллиардов лет, только последние 5 миллиардов лет способствовали созданию сложной жизни. Кроме того, только 10% галактик за последние 5 миллиардов лет обеспечивали такую среду. А в пределах только более крупных галактик только отдаленные области обеспечивали безопасные расстояния, необходимые для того, чтобы избежать смертельного воздействия гамма-всплеска.
Эта работа показывает, насколько хорошо наша Солнечная система вписывается в идеальные условия для развития сложной жизни. Мы стоим на довольно хорошем расстоянии от галактического центра Млечного Пути. Возраст нашей Солнечной системы, примерно 4,6 миллиарда лет, находится во времени в безопасной зоне 5 миллиардов лет. Однако для многих других звездных систем, несмотря на то, что в настоящее время считается, что многие существуют во Вселенной - 100 миллиардов миллиардов в Млечном Пути, триллионы во Вселенной - простой, вероятно, образ жизни благодаря GRB. Эта работа указывает на то, что сложная жизнь, включая разумную жизнь, вероятно, встречается реже, если принять во внимание эффект гамма-всплесков.
Ссылки:
О роли гамма-всплесков в угасании жизни во Вселенной, Цви Пиран, Рауль Хименес, Наука, ноябрь 2014, препринт
