Vedcom sa podarilo posúdiť obývateľnosť Mliečnej dráhy naprieč celou jej kozmickou históriou a identifikovať najbezpečnejšie miesta pre vznik a vývoj života. O téme informoval portál ScienceAlert.

Život v Mliečnej dráhe je ohrozovaný extrémnymi udalosťami

V novej štúdii publikovanej v žurnále Astronomy & Astrophysics skupina vedcov po vedením Riccarda Spinelliho pôsobiaceho na University of Insubria a Národnom ústave pre astrofyziku (INAF) v Taliansku zisťovala, kedy a kde sa v našej galaxii mohol vyvinúť život.

Youtube / National Geographic

Ukázalo sa, že od čias vzniku Mliečnej dráhy až do doby pred 6 miliardami rokov boli planéty v dôsledku vysokej tvorby hviezd a nízkej metalicity vystavené mnohým extrémnym udalostiam schopným vyvolať hromadné vymieranie. Výnimku však tvorili okrajové oblasti Mliečnej dráhy, kde sa síce nachádzalo relatívne málo planét, avšak tie boli pred týmito udalosťami dobre chránené.

Presnejšie sa vedci vo svojej štúdii zamerali na to, ako mohli extrémne udalosti akými sú výbuchy supernov alebo záblesky gama žiarenia (GRB) ohroziť vývoj života na planétach podobných Zemi. Tieto astronomické udalosti sú totiž dostatočne silné na to, aby spôsobili globálne vyhynutie, ale tiež existuje predpoklad, že GRB stáli za prvým z piatich veľkých období hromadného vymierania na Zemi, upozorňuje web WioNews.

Obe uvedené astronomické udalosti úzko súvisia so životným cyklom hviezd. Je všeobecné známe, že hviezdy na konci svojho životného cyklu môžu v skončiť v závislosti od hmotnosti viacerými spôsobmi.

Supernovy a záblesky gama žiarenia zohrali dôležitú úlohu v obývateľnosti Mliečnej dráhy

Ku vzniku supernovy dochádza v prípade, že masívna hviezda vyčerpá vo svojom jadre všetky svoje zásoby pre fúziu začne sa zmršťovať pod silou svojej gravitácie, v prípade, že ide o menej hmotnú hviezdu, tá sa na konci životného cyklu zmení na bieleho trpaslíka, ktorý v prípade, že má vo svojej blízkosti svoje sprievodné teleso, najčastejšie červeného obra, dokáže zhromaždiť toľko hmoty, až nakoniec dosiahne Chandrasekharovu medzu (maximálna hmotnosť bieleho trpaslíka, pri ktorej ešte zostáva stabilný) a prejde do supernovy. V auguste 2020 bola dokonca publikovaná štúdia, podľa ktorej mohlo za jedným z masových vymieraní stáť neďaleký výbuch supernovy.

Umelecká predstava fúzie neutrónových hviezd. Zdroj: James Josephides, Swinburne University of Technology

Za záblesky gama žiarenia alebo GRB (Gamma ray burst) možno považovať vysoko energetické elektromagnetické žiarenie, ku ktorému dochádza po zániku veľmi hmotnej hviezdy meniacej sa na neutrónovú hviezdu, prípadne po spojení dvoch neutrónových hviezd alebo neutrónovej hviezdy a čiernej diery.

Tak či onak, explózie vo vesmíre nie sú ničím výnimočným alebo zriedkavým (veď aj samotný koniec vesmíru bude plný nepredstaviteľných výbuchov) a hoci sa nám to nemusí zdať, niektoré z nich môžu veľmi rýchlo ukončiť akýkoľvek život na planéte.

Aby sme zistili, ktoré miesta v Mliečnej dráhe možno považovať za najbezpečnejšie, respektíve najlepšie chránené pred udalosťami akými sú GRB alebo supernovy, vedci modelovali evolučnú históriu Mliečnej dráhy a špeciálne sa zamerali na oblasti, v ktorých je aktivita supernov a GRB najväčšia.

Ukázalo sa, že vnútorné oblasti galaxie sa formovali rýchlejšie ako okrajové oblasti, čo naznačuje, že vo vnútorných oblastiach Mliečnej dráhy dochádzalo častejšie k supernovám aj GRB. Postupom času sa však rýchlosť tvorby hviezd vo vnútornej oblasti spomalila, vo vonkajších oblastiach galaxie sa naopak zvýšila.

V dôsledku toho bol primordiálny plyn (vodík, hélium) nachádzajúci sa okolo centra galaxie veľmi rýchlo obohatený o ťažšie prvky (kyslík, uhlík, dusík), zatiaľ čo na okrajoch galaxie bol plyn obohacovaný pomalšie bez toho, aby dosiahol vysokú metalicitu centrálnych oblastí.

Metalicita je pomer hmotnosti astronomického objektu prvkov iných ako vodík a hélium

Ako to teda je s tou bezpečnosťou?

Inými slovami, výsledky štúdie ukázali, že do obdobia pred 6 miliardami rokov boli periférie Mliečnej dráhy oveľa bezpečnejšie (neboli tak často ohrozované GRB ani supernovami) ako centrálne oblasti, postupom času sa však táto situácia zmenila.

Takto si kolíziu dvoch neutrónových hviezd predstavuje umelec. LIGO

Približne v období pred 4 miliardami rokov začali byť centrálne oblasti, kam patrí aj Slnečná sústava, bezpečnejšie ako tie okrajové (platí dodnes), a hoci neboli také bezpečné ako kedysi tie okrajové, boli dosť bezpečné na to, aby v nich mohol vzniknúť život.

„Naša práca ukazuje, že až do doby pred 6 miliardami rokov, s výnimkou okrajových oblastí Mliečnej dráhy, ktoré mali relatívne málo planét, boli planéty v dôsledku vysokej tvorby hviezd a nízkej metalicity vystavené mnohým výbušným udalostiam schopným vyvolať hromadné vymieranie“, vysvetľuje hlavný autor štúdie Riccardo Spinelli.

Keďže k vzniku GRB dochádza najmä v oblastiach, v ktorých absentujú ťažšie prvky, práve veľký nárast ťažkých prvkov zabezpečil zníženie frekvencie GRB (tie sú oveľa energetickejšie ako supernovy a zohrávajú primárnu rolu) a zaistil tak bezpečné prostredie v centrálnych oblastiach v rozmedzí od 6500 do 26 000 svetelných rokov od centra galaxie. Zistenia sa však netýkajú centrálnych oblastí do 6500 svetelných rokov, pretože v nich dochádza veľmi často k výbuchom supernov, upozorňuje INAF na svojom webe

„Aj keď sú udalosti GRB oveľa zriedkavejšie ako supernovy, sú schopné spôsobiť masový zánik z väčších vzdialeností: sú to najenergickejšie udalosti,“ uviedol Spinelli.

Čo sa týka „nedávnej“ minulosť, štúdia ukázala, že za posledných 500 miliónov rokov sa Mliečna dráha vo všeobecnosti stala bezpečnejšou ako v predchádzajúcich epochách, pričom periférne oblasti boli „sterilizované“ smrtiacimi GRB a centrálne oblasti do 6500 svetelných rokov od galaktického centra naopak častými výbuchmi supernov.

Okrem toho však výsledky práce naznačujú, že za posledných 500 miliónov rokov došlo najmenej k jednému GRB, ktoré spôsobilo masového vyhynutie na našej planéte, čím sa zároveň potvrdzuje hypotéza, že GRB stáli za prvým z piatich veľkých období hromadného vymierania na Zemi.

Na záver však autori upozorňujú, že výsledky je treba brať s rezervou, veď je predsa dosť možné, že práve masové vyhynutia môžu hrať kľúčovú formu vo vývoji zložitých foriem života.