Ето кои според учените региони на Млечния път са най-добри за възникването на живот

Ето как според най-новото изследване различните звездни популации и структури влияят върху формирането и обитаемостта на планетите в Млечния път.

За да поддържа живота, какъвто го познаваме, една планета трябва да обикаля около относително спокойна и стабилна звезда. Орбитата на планетата трябва да е почти кръгова, за да осигурява стабилна топлина през цялата година. Освен това планетата не трябва да е прекалено гореща, за да не се изпари всичката вода. Но и и не трябва да е прекалено студена, за да не се превърне в лед. Тя трябва да е точно толкова топла, че реките и моретата да останат течни.

Тези характеристики определят „обитаемата зона“ около звездите. Това са зони, които представляват особен интерес при търсенето на потенциално обитаеми екзопланети. Все по-често обаче учените разглеждат цялата галактика със същата задълбоченост. Както различните континенти с различна биосфера съдържат уникална флора и фауна, така и различните региони на галактиката могат да съдържат различни популации от звезди и планети. Бурната история на Млечния път означава, че не всички краища на галактиката са еднакви. Тоест само някои региони могат да бъдат подходящи за създаването на планети, които смятаме за потенциално обитаеми.

Учените, изучаващи екзопланетите, усъвършенстват идеите си за това къде да търсят извънземен живот. Сега те вземат предвид произхода на звездата и нейния район. Това са думите на астронома Йеспер Нилсен от Университета в Копенхаген. Новите симулации, както и наблюденията от търсещите планети сателити, проследяващи милиони звезди, ни позволяват да разберем как различните галактически квартали. А може би дори и различните галактики – формират планети по различен начин.

„Това от своя страна ще ни помогне да разберем по-добре къде да насочим телескопите си“, казва Нилсен.

Днес Млечният път има сложна структура. Централната му свръхмасивна черна дупка е заобиколена от „изпъкналост“ – плътен звезден куп, който включва някои от най-старите звезди в галактиката. Той е заобиколен от „тънък диск“ – структура, която може да се види над хоризонта в ясна и тъмна нощ. Повечето звезди, включително Слънцето, се намират в спиралните ръкави на тънкия диск, който е заобиколен от по-широк „дебел диск“ с по-стари звезди. Цялата структура е обгърната от дифузно, предимно сферично хало от тъмна материя, горещ газ и някои звезди.

В продължение на над две десетилетия учените се интересуваха дали условията за обитаемост се различават между тези структури. Първото изследване на галактическата обитаемост датира от 2004 г.. Тогава австралийските учени Чарлз Линуивър, Еши Фенър и Брад Гибсън моделираха историята на Млечния път и я използваха, за да проучат къде могат да бъдат открити обитаеми зони.

Те искаха да разберат кои звезди-гостоприемници имат достатъчно тежки елементи (като въглерод и желязо), за да образуват скалисти планети. Също така кои звезди са достатъчно дълголетни, за да се развие сложен живот, и кои звезди (и всички планети, които обикалят около тях) са защитени от съседните свръхнови. Именно те определят „галактическата обитаема зона“. Това е област с форма на багел и дупка в центъра, разположена в центъра на галактиката. Вътрешната граница на тази зона започва на около 22 000 светлинни години от центъра на галактиката. А външната граница свършва на около 29 000 светлинни години.

През изминалите две десетилетия астрономите се опитват да определят по-добре променливите, които контролират еволюцията както на звездите, така и на планетите в галактиката. Такова е мнението на астронома Кевин Шлауфман от университета „Джон Хопкинс“. Например, казва той, планетите се раждат в прашни дискове около новородени звезди и ако „протопланетният диск съдържа много скалообразуващ материал, той ще създаде повече планети“.

Някои региони на галактиката може да са по-гъсто засети с тези съставки за създаване на планети, отколкото други. Сега учените работят, за да разберат доколко галактическите региони влияят на планетите, които се намират в тях.

Сред приблизително 4000-те известни екзопланети все още няма ясни правила за определяне на видовете планети. Нито една звездна система не прилича напълно на нашата, а повечето от тях дори почти не си приличат една на друга.

Нилсен и колегите му искат да разберат дали планетите могат да се формират по различен начин в плътния диск, тънкия диск и ореола на Млечния път. По принцип звездите от тънкия диск съдържат повече тежки елементи, отколкото звездите от дебелия диск. Това означава, че те са се образували от облаци, които биха могли да съдържат и повече съставки за създаване на планети. Използвайки данните от сателита Gait на Европейската космическа агенция, който проследява звездите, Нилсен и колегите му първо разделят звездите въз основа на съдържанието на определени елементи. След това те моделират образуването на планети сред тези популации.

Симулациите им, публикувани през октомври, показаха, че газовите гиганти и суперземите – най-често срещаните видове екзопланети – се образуват в по-голямо количество в тънкия диск. Вероятно защото (както се очакваше) тези звезди имат повече строителен материал. Установено е също така, че по-младите звезди с повече тежки елементи като цяло имат повече планети. А планетите гиганти са по-често срещани от по-малките. От друга страна, газовите гиганти почти никога не се срещат в плътния диск и халото.

Шлауфман, който не е участвал в изследването, смята, че резултатите са съвсем логични. Съставът на праха и газа, от които се раждат звездите, е от решаващо значение за определянето на това дали звездите ще образуват планети. И макар че този състав може да варира в зависимост от местоположението, той казва, че макар местоположението да създава предпоставки за създаване на светове от една звезда, то може да не определя крайния резултат.

През юни проучване, използващо данните от космическия телескоп „Кеплер“ на НАСА, установи, че звездите в тънкия диск на Млечния път имат повече планети. Особено такива с размерите на суперземи и поднептунови светове, отколкото звездите в по-дебелия диск. Едно от обясненията, според Джеси Кристиансен от Калифорнийския технологичен институт и съавтор на изследването, е, че по-старите звезди от дебелия диск може да са се родили, когато съставките за създаване на планети са били редки. Това става преди умиращите звезди да започнат да насищат космоса с градивните елементи на световете. Или може би звездите с дебел диск са се родили в плътни, високоенергийни среди, където турбуленцията не позволява да се образуват планети.

Планетите може би са по-плътно разположени в откритите зони като предградията, за разлика от гъсто населените „градски“ зони на галактиката – отбелязва Кристиансен. Това предположение открива нови перспективи за намиране на обитаеми планети в по-слабо проучените кътчета на Млечния път.

Изследванията на Кристиансен и симулациите на Нилсен са само началото на пътя към разбирането на това как галактическата среда влияе върху формирането на планети. Ведант Чандра, астроном в Центъра по астрофизика „Харвард-Смитсониън“, се подготвя за следващата стъпка. Това е изследване на въпроса дали животът би могъл да се образува на планети в галактиките. Галактиките, които Млечният път е погълнал, докато е растял.

Нилсен се надява, че в бъдеще по-прецизните изследвания и инструменти, като например предстоящия космически телескоп на НАСА „Нанси Грейс Роман“, ще помогнат да се разбере по-добре формирането на планетите, подобно на начина, по който демографите изучават населението. Възможно ли е да се предскаже кои видове звезди какви видове планети ще имат? По-вероятно ли е земеподобните планети да се образуват в определени райони? И ако знаем къде да гледаме, можем ли да открием нещо, което всъщност вече ни наблюдава?

Знаем, че живеем в обитаемата зона, на планета, която обикаля около спокойна звезда. Но как е започнал животът на Земята, кога и защо, е най-големият въпрос във всяка област на науката. Може би учените трябва да се замислят и за произхода на нашата звезда и дори за тези звездни предшественици, които са оформили нашето кътче от Млечния път преди милиарди години.

„Дали животът на Земята е бил неизбежен? Бил ли е той специален?“ – пита се Чандра. „Само ако започнем да разбираме тази глобална картина, можем да започнем да отговаряме на тези въпроси“.