在銀河系中開始生活的最佳社群

Mondo 科學 更新 2024-02-04

為了孕育生命,至少正如我們所知,一顆行星必須圍繞一顆相對平靜和穩定的恆星執行。 這顆行星的軌道也必須幾乎是圓形的,所以這顆行星全年都會經歷類似的溫暖。 而且它不能太熱,以免任何地表水沸騰; 不要太冷,以免水被鎖在冰裡; 但恰到好處,保持河流和海洋的液體。

這些特徵定義了恆星周圍的“宜居帶”——在尋找適合生命的系外行星時,這些地方是誘人的目標。 但科學家們越來越多地對整個銀河系進行類似的審查。 正如具有不同生物圈的大陸具有不同的動植物群一樣,銀河系的不同區域可能具有不同的恆星和行星種群。 銀河系的動盪歷史意味著,並不是銀河系的所有角落都是平等的,銀河系中只有少數幾個區域可能正好適合製造我們認為適合居住的行星。

哥本哈根大學(University of Copenhagen)的天文學家傑斯珀·尼爾森(Jesper Nielsen)表示,隨著系外行星科學家在尋找外星生命的過程中對他們的想法進行微調,他們現在正在考慮恆星及其鄰居的起源。 新的模擬,以及來自搜尋行星和監測數百萬顆恆星的衛星的觀測,正在繪製不同的星系鄰域 - 甚至可能不同的星系 - 如何以不同的方式形成行星。

反過來,這可以幫助我們更好地了解望遠鏡指向的位置**,尼爾森說。

今天,銀河系的結構很複雜。 它的中央超大質量黑洞被乙個“凸起”包圍,這是乙個厚厚的恆星團,其中包含銀河系中一些最古老的公民。 凸起被包裹在“薄圓盤”中,在晴朗、漆黑的夜晚,你可以看到這個結構在頭頂蜿蜒曲折。 大多數恆星,包括太陽,都位於薄盤的旋臂中,周圍環繞著乙個更寬的“厚盤”,其中包含較老的恆星。 乙個由暗物質、熱氣體和幾顆恆星組成的瀰漫的、主要是球形的光暈籠罩著整個建築。

美林·謝爾曼(Merrill Sherman)和塞繆爾·貝拉斯科·廣達(Samuel Velasco Quanta)。

至少二十年來,科學家們一直想知道這些結構之間的宜居條件是否不同。 對銀河系宜居性的首次研究可以追溯到2004年,當時澳大利亞科學家Charles Linewe**er,Yeshe Fenner和Brad Gibson模擬了銀河系的歷史,並用它來研究可能發現宜居區的地方。 他們想知道哪些宿主恆星有足夠的重元素(如碳和鐵)來形成岩石行星,哪些恆星已經存在了足夠長的時間以進化出複雜的生命,以及哪些恆星(以及任何軌道行星)對鄰近的超新星是安全的。 他們最終定義了乙個“銀河系宜居帶”,這是乙個甜甜圈形的區域,在銀河系的中心有乙個洞。 該區域的內部邊界從銀河系中心開始約22,000光年,其外部邊界結束於約29,000光年。

在那之後的二十年裡,天文學家試圖更精確地定義控制銀河系內恆星和行星演化的變數,約翰霍普金斯大學的天文學家凱文·施勞夫曼(Kevin Schlaufman)說。 例如,他說,行星誕生於新生恆星周圍的塵埃盤中,簡單地說,如果“乙個原行星盤有很多可以製造岩石的物質,那麼它就會製造更多的行星。

銀河系的某些區域可能比其他地區更密集地播種著這些行星製造成分,科學家們現在正在努力了解銀河系群落在多大程度上影響了他們擁有的行星。

在大約4,000顆已知的系外行星中,到目前為止,幾乎沒有規則規定哪種型別的行星生活在**中; 沒有乙個恆星系統看起來很像我們自己的恆星系統,而且它們中的大多數甚至看起來都不太像它們。

尼爾森和他的同事們想知道,在銀河系的厚盤、薄盤和光暈中,行星的形成方式是否不同。 一般來說,薄盤恆星比厚盤恆星含有更多的重元素,這意味著它們從雲層中生長出來,雲層也可能含有更多的行星製造成分。 利用來自歐洲航天局恆星跟蹤蓋亞衛星的資料,尼爾森和他的同事們首先根據恆星某些元素的豐度來分離恆星。 然後,他們模擬了這些種群中的行星形成。

他們在10月份發表的模擬表明,氣態巨行星和超級地球 - 最常見的系外行星型別 - 在薄盤中生長得更多,可能是因為(正如預期的那樣)這些恆星有更多的建築材料可以使用。 他們還發現,具有更多重元素的年輕恆星通常擁有更多的行星,並且巨型行星比較小的行星更常見。 相比之下,氣態巨行星在厚盤和光暈中幾乎不存在。

沒有參與這項工作的施勞夫曼說,結果是有道理的。 恆星誕生的塵埃和氣體的成分對於確定恆星是否會形成行星至關重要。 儘管這種構成可能因地點而異,但他認為,雖然位置可能為恆星的世界構建奠定了基礎,但它可能無法決定最終結果。

尼爾森的模擬是理論上的,但最近的一些觀察結果支援了他的發現。

今年6月,一項使用美國宇航局克卜勒太空望遠鏡資料的研究發現,銀河系薄盤中的恆星比厚盤中的恆星擁有更多的行星,尤其是超級地球和亞海王星大小的行星。 加州理工學院(California Institute of Technology)的系外行星科學家、該研究的合著者傑西·克里斯蒂安森(Jessie Christiansen)說,一種解釋是,古代厚盤恆星可能誕生於行星幾乎不被製造的時代,在幾代垂死的恆星為宇宙播下世界基石之前。 或者,厚盤恆星可能誕生於密集的高輻射環境中,湍流根本無法阻止嬰兒行星合併。

克里斯蒂安森說,行星在郊區等開放地區的表現可能比人口稠密的“城市”地區更好。 我們的太陽位於這樣乙個人口稀少的郊區。

克里斯蒂安森的調查和尼爾森的模擬是最早研究行星發生作為銀河系鄰域函式的研究之一。 哈佛-史密森尼天體物理中心的天文學家韋丹特·錢德拉(Vedant Chandra)正準備更進一步,研究隨著銀河系的發展,一些星系的行星形成是否可能有所不同。 在未來,尼爾森希望微調的調查和儀器,如美國宇航局即將推出的南希·格雷斯-羅馬太空望遠鏡,將幫助我們了解行星的形成,就像人口統計學家了解人口一樣。 我們能**哪些型別的恆星會擁有哪些型別的行星嗎? 地球是否更有可能在某些社群中形成? 如果我們知道去**看,我們會找到回頭看我們的東西嗎?

我們知道,我們生活在乙個宜居帶,生活在乙個圍繞一顆安靜恆星執行的世界中。 但是,地球上的生命是如何開始的,何時開始的,為什麼開始的,是任何科學領域中最大的問題。 也許科學家還應該考慮我們恆星的起源故事,甚至是數十億年前塑造我們銀河系角落的恆星祖先的起源故事。

地球上的生命是不可避免的嗎? 是不是很特別? 茜卓問道。 “只有當你開始擁有這種全球圖景時,才會出現這種情況。 你能開始回答這樣的問題嗎?

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