Wenn es sich zu nahe an einer Umgebung befindet, in der sich ein komplexes Leben befindet, könnte ein Gammastrahlenausbruch das Schicksal dieses Lebens bedeuten. Aber könnten GRBs der Grund sein, warum wir noch keine Beweise für andere Zivilisationen im Kosmos gefunden haben? Um die große Frage zu beantworten: "Wo sind alle?" Physiker aus Spanien und Israel haben den Zeitraum und die Regionen des Weltraums, in denen komplexes Leben mit einem geringen Risiko des Aussterbens eines GRB bestehen könnte, eingegrenzt.
GRBs sind einige der katastrophalsten Ereignisse im Universum. Astrophysiker sind erstaunt über ihre Intensität, von denen einige für kurze Momente das gesamte Universum überstrahlen können. Bisher sind sie unglaubliche ferne Ereignisse geblieben. In einem neuen Artikel haben Physiker jedoch abgewogen, wie GRBs einschränken können, wo und wann das Leben fortbestehen und sich entwickeln kann, möglicherweise zu intelligentem Leben.
In ihrem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel „Über die Rolle von GRBs beim Aussterben des Lebens im Universum“ WissenschaftDr. Piran von der Hebrew University und Dr. Jimenez von der University of Barcelona betrachten zunächst, was über Gammastrahlenausbrüche bekannt ist. Die Metallizität von Sternen und Galaxien insgesamt steht in direktem Zusammenhang mit der Häufigkeit von GRBs. Metallizität ist die Fülle von Elementen jenseits von Wasserstoff und Helium im Gehalt von Sternen oder ganzen Galaxien. Mehr Metalle reduzieren die Häufigkeit von GRBs. Galaxien mit einem niedrigen Metallgehalt neigen zu einer höheren Häufigkeit von GRBs. Die Forscher geben unter Bezugnahme auf ihre früheren Arbeiten an, dass Beobachtungsdaten gezeigt haben, dass GRBs im Allgemeinen nicht mit der Sternentstehungsrate einer Galaxie zusammenhängen. Die Bildung von Sternen, einschließlich massereicher, ist nicht der wichtigste Faktor für eine erhöhte Häufigkeit von GRBs.
Wie es das Schicksal wollte, leben wir in einer Galaxie mit hohem Metallgehalt - der Milchstraße. Piran und Jimenez zeigen, dass die Häufigkeit von GRBs in der Milchstraße aufgrund der neuesten verfügbaren Daten geringer ist. Das sind die guten Nachrichten. Wichtiger ist die Platzierung eines Sonnensystems in der Milchstraße oder einer Galaxie.
Das Papier gibt an, dass es eine 50% ige Chance für a gibt tödlich GRBs sind in den letzten 500 Millionen Jahren in der Nähe der Erde aufgetreten. Befindet sich ein Sternensystem innerhalb von 13.000 Lichtjahren (4 Kiloparsec) vom galaktischen Zentrum, steigt die Wahrscheinlichkeit auf 95%. Dies macht die dichtesten Regionen aller Galaxien zu anfällig für GRBs, um ein komplexes Leben zu ermöglichen.
Die Erde liegt 8,3 Kiloparsec (27.000 Lichtjahre) vom galaktischen Zentrum entfernt, und die Arbeit der Astrophysiker kommt auch zu dem Schluss, dass die Wahrscheinlichkeit eines tödlichen GRB in einer Zeitspanne von 500 Millionen Jahren erst nach 10 Kiloparsec (50%) unter 50% fällt. 32.000 Lichtjahre). Die Chancen der Erde waren also nicht besonders günstig, aber offensichtlich angemessen. Sternsysteme weiter außerhalb des Zentrums sind sicherere Orte, an denen sich das Leben weiterentwickeln kann. Nur die abgelegenen Regionen mit niedriger Sterndichte großer Galaxien verhindern, dass das Leben Gammastrahlen ausbricht.
Das Papier beschreibt weiterhin ihre Einschätzung der Wirkung von GRBs im gesamten Universum. Sie geben an, dass nur ungefähr 10% der Galaxien lebensfördernde Umgebungen haben, wenn GRB-Ereignisse ein Problem darstellen. Basierend auf früheren Arbeiten und neuen Daten mussten Galaxien (ihre Sterne) einen Metallizitätsgehalt von 30% der Sonne erreichen, und die Galaxien mussten einen Durchmesser von mindestens 4 Kiloparsec (13.000 Lichtjahre) haben, um das Risiko von zu verringern tödliche GRBs. Ein einfaches Leben könnte wiederholte GRBs überleben. Die Entwicklung zu höheren Lebensformen würde wiederholt durch Massensterben beeinträchtigt.
Pirans und Jimenez 'Arbeit offenbart auch eine Beziehung zu einer kosmologischen Konstante. Weiter zurück in der Zeit war die Metallizität innerhalb der Sterne geringer. Erst nach Generationen der Sternentstehung - Milliarden von Jahren - haben sich schwerere Elemente in Galaxien aufgebaut. Sie schließen daraus, dass sich komplexes Leben wie auf der Erde - von Quallen bis hin zu Menschen - im frühen Universum nicht vor Z> 0,5 hätte entwickeln können, einer kosmologischen Rotverschiebung von vor ~ 5 Milliarden Jahren oder länger. Die Analyse zeigt auch, dass die Wahrscheinlichkeit, dass die Erde in den letzten 5 Milliarden Jahren einen tödlichen GRB erlebt hat, bei 95% liegt.
Die Frage, welche Auswirkungen ein nahe gelegener GRB auf das Leben haben könnte, wird seit Jahrzehnten aufgeworfen. 1974 untersuchte Dr. Malvin Ruderman von der Columbia University die Folgen einer nahe gelegenen Supernova auf die Ozonschicht der Erde und auf das Leben auf der Erde. Seine und nachfolgende Arbeiten haben festgestellt, dass kosmische Strahlung zum Abbau der Ozonschicht, zu einer Verdoppelung der an die Oberfläche gelangenden ultravioletten Sonnenstrahlung, zu einer Abkühlung des Erdklimas und zu einer Zunahme von NOx und Regen führt, die sich auf biologische Systeme auswirken. Kein schönes Bild. Der Verlust der Ozonschicht würde zu einem Dominoeffekt von atmosphärischen Veränderungen und Strahlenexposition führen, der zum Zusammenbruch von Ökosystemen führen würde. Ein GRB gilt als wahrscheinlichste Ursache für das Massensterben am Ende der ordovizischen Periode vor 450 Millionen Jahren. Es gibt noch erhebliche Debatten über die Ursachen dieses und mehrerer anderer Massensterben in der Erdgeschichte.
Das Papier konzentriert sich auf das, was angenommen wird lange GRBs - lGRBs - dauern im Gegensatz zukurz GRBs, die nur eine Sekunde oder weniger dauern. Es wird angenommen, dass lange GRBs auf den Zusammenbruch massereicher Sterne zurückzuführen sind, wie sie in Supernovas zu sehen sind, während sGRBs auf die Kollision von Neutronensternen oder Schwarzen Löchern zurückzuführen sind. Es besteht weiterhin Unsicherheit über die Ursachen, aber die längeren GRBs setzen weitaus mehr Energie frei und sind für Ökosysteme mit komplexem Leben am gefährlichsten.
Das Papier schränkt die Zeit und den Raum ein, die für die Entwicklung eines komplexen Lebens in unserem Universum zur Verfügung stehen. Im Zeitalter des Universums, ungefähr 14 Milliarden Jahre, haben nur die letzten 5 Milliarden Jahre zur Schaffung eines komplexen Lebens beigetragen. Darüber hinaus haben nur 10% der Galaxien in den letzten 5 Milliarden Jahren solche Umgebungen bereitgestellt. Und nur in größeren Galaxien boten nur die Außenbezirke die Sicherheitsabstände, die erforderlich waren, um einer tödlichen Exposition gegenüber einem Gammastrahlenausbruch zu entgehen.
Diese Arbeit zeigt, wie gut unser Sonnensystem unter die idealen Bedingungen passt, damit sich komplexes Leben entwickeln kann. Wir stehen ziemlich weit vom galaktischen Zentrum der Milchstraße entfernt. Das Alter unseres Sonnensystems liegt mit ungefähr 4,6 Milliarden Jahren in der Zeitzone von 5 Milliarden Jahren. Für viele andere Sternensysteme ist einfach, obwohl angenommen wird, dass viele im gesamten Universum existieren - Hunderte von Milliarden in der Milchstraße, Billionen im gesamten Universum - einfach eine Lebensweise aufgrund von GRBs. Diese Arbeit zeigt, dass komplexes Leben, einschließlich intelligentes Leben, wahrscheinlich weniger häufig ist, wenn nur die Wirkung von Gammastrahlenausbrüchen berücksichtigt wird.
Verweise:
Zur Rolle von GRBs beim Aussterben des Lebens im Universum, Tsvi Piran, Raul Jimenez, Wissenschaft, November 2014, Vordruck
