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Im Zentrum unserer Galaxie befindet sich der Galaktische Bulge, eine dicht gepackte Region aus Sternen, Staub und Gas. In dieser massiven Struktur, die sich über Tausende von Lichtjahren erstreckt, gibt es schätzungsweise 10 Milliarden Sterne, von denen die meisten alte rote Riesensterne sind. Aufgrund dieser Dichte haben sich Astronomen oft gefragt, ob eine galaktische Ausbuchtung ein wahrscheinlicher Ort ist, um Sterne mit bewohnbaren Planeten zu finden, die sie umkreisen.
Im Wesentlichen erleben Sterne, die dicht beieinander liegen, eher enge Begegnungen mit anderen Sternen, was für alle Planeten, die sie umkreisen, katastrophal sein kann. Laut einer neuen Studie der Columbia University Cool Worlds Lab , werden die meisten Sterne im Bulge im Laufe von einer Milliarde Jahren Dutzende von engen Begegnungen erleben, was erhebliche Auswirkungen auf die langfristige Bewohnbarkeit dieser Region haben könnte.
Die Studie, die kürzlich in der Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society , wurde von Moiya McTier geleitet – einem NSF Graduate Research Fellow an der Columbia University und einem Mitglied des Cool Worlds Lab. Begleitet wurde sie von Prof. David Kipping (Gründer der Cool Worlds Labs) und Kathryn Johnston, Lehrstuhlinhaberin für Astronomie an der Columbia und Mitglied des Flatiron Institute Zentrum für Computergestützte Astrophysik .
Einfach ausgedrückt sind stellare Nahbegegnungen in unserer Galaxie relativ häufig und treten einmal alle auf 50.000 Jahre oder so . Da die Sterne in der galaktischen Scheibe um das Zentrum der Milchstraße kreisen, bewegen sie sich aufgrund ihrer individuellen Bahnen gelegentlich näher aneinander. Das letzte Mal, dass unser Sonnensystem eine enge Sternbegegnung erlebte, war vor ungefähr 70.000 Jahren.
Zu dieser Zeit ist das binäre System bekannt als Scholtz’ Stern (WISE 0720-0846) passierte etwa 52.000 astronomische Einheiten (0,25 Parsec; 0,82 Lichtjahre) von der Sonne und störte die Oortsche Wolke und die Umlaufbahnen von Kometen und Asteroiden im Sonnensystem. Dies war nicht das erste Mal, dass Scholz’ Stern in der Nähe unseres Sonnensystems vorbeizog – vor ungefähr 80.000 Jahren bewegte er sich innerhalb von ~66.000-70.000 AE von der Sonne.
Zum größten Teil haben diese Begegnungen dazu geführt, dass langperiodische Kometen und Asteroiden aus der Oortschen Wolke geschleudert wurden – von denen einige mit der Erde kollidierten und Ereignisse auf Extinktionsebene verursachten. Sternbegegnungen können jedoch viel näher kommen (bis zu ~20.000 AE) und sich nachteilig auf Planetensysteme auswirken. Dazu gehört die Möglichkeit, dass Planeten von ihren Sternen getrennt werden oder ihre Umlaufbahnen destabilisiert werden.
Wie McTier Universe Today per E-Mail erklärte:
„Nahe stellare Begegnungen können gefährliche Folgen für Planeten haben, aber die genauen Ergebnisse hängen von vielen Faktoren ab: dem Massenverhältnis der beiden beteiligten Sterne, ihrer Bewegungsgeschwindigkeit, dem Annäherungswinkel und natürlich der Begegnungsentfernung. Aber im Allgemeinen können diese engen Begegnungen Planeten von ihren Wirtssternen reißen oder ihre Umlaufbahnen destabilisieren, sodass sie viele Jahre nach dem Vorbeiflug aus dem System geschleudert werden. Beides würde einen Planeten nach den gängigsten Kriterien unbewohnbar machen.“
In einem vorheriges Studium das erschien inMNRASLetztes Jahr fand ein Team schwedischer Astronomen heraus, dass sonnenähnliche Sterne in offenen Sternhaufen eine 25-prozentige Chance haben, ihre äußeren Planeten durch einen nahen Vorbeiflug zu verlieren. Zwei ähnliche Studien, die ebenfalls letztes Jahr veröffentlicht wurden (beide von Astronomen der Leidener Sternwarte in den Niederlanden) fanden heraus, dass 14 % der Planeten in dichten Sternhaufen innerhalb von zehn Millionen Jahren nach ihrer Entstehung von ihren Sternen verloren gehen.
Dies wirft natürlich die Frage auf, was im Galaktischen Bulge passieren würde, wo die Sternendichten viel höher sind als in der Scheibe der Milchstraße. Um die Geschwindigkeit zu berechnen, mit der es im Bulge zu engen Begegnungen kommt, simulierten Moiya und ihr Team die Umlaufbahnen der Millionen von Sternen, die sich dort befinden. Anschließend nutzten sie das analytische Dichteprofil für die Position jedes Sterns, um die Anzahl der Vorbeiflüge abzuschätzen.
Künstlerische Darstellung einer Supernova. Bildnachweis: NASA
Wie McTier angab, war dies ein zeitaufwändiger Prozess, der zu einigen interessanten Ergebnissen führte:
„Wir fanden heraus, dass 80 % der Bulge-Sterne alle Milliarde Jahre innerhalb von 1000 AE von einem anderen Stern sein sollten. Die Hälfte der Stars hat Dutzende solcher Begegnungen im gleichen Zeitraum. Die Begegnungsrate sinkt, wenn man nähere Vorbeiflüge in Betracht zieht, aber Begegnungen innerhalb von 100 AE sind immer noch recht häufig.“
Abgesehen von einem erhöhten Risiko stellarer Nahbegegnungen sind Planeten, die sich um Sterne im Galaktischen Bulge befinden, auch einem größeren Risiko für „sterilisierende energetische Ereignisse“ ausgesetzt. Diese treten auf, wenn Sterne in dicht gepackten Haufen einem Gravitationskollaps unterliegen und in einer Supernova explodieren, was dazu führt, dass nahegelegene Sternensysteme (und ihre Planeten) von den resultierenden Gamma-Ray Bursts (GRBs) getroffen werden und schwere (und radioaktive) Elemente.
In der Vergangenheit 11 Millionen Jahre , Supernovae, die im erdnahen Weltraum stattgefunden haben, wurden mit plötzlichen Perioden der globalen Erwärmung auf der Erde, dem Abbau der Ozonschicht und der dadurch verursachten schädlichen Sonnen- und kosmischen Strahlung in Verbindung gebracht. Für Sterne, die näher beieinander gruppiert sind, hätten Supernovae eine viel größere Auswirkung, da sie häufiger und näher auftreten würden.
Es ist daher kein Wunder, dass Astronomen glauben, dass Galaxien wie unsere auch „bewohnbare Zonen“ haben, die sich zwischen dem Galaktischen Bulge und den Spiralarmen befinden. Während die Bulge wegen des erhöhten Risikos von Nahbegegnungen und Strahlung ein lebensgefährlicher Ort ist, stellen die Spiralarme aufgrund der höheren Sternentstehungsrate ein erhöhtes Risiko dar.
Abgesehen von der strengen Natur ihrer Studie wies McTier darauf hin, dass sie auch deshalb von Bedeutung ist, weil sie diese Theorie zusätzlich bestätigt. „Unsere Ergebnisse sind neu, weil wir einen neuen dynamischen Ansatz zum Verständnis der galaktischen Bewohnbarkeit gewählt haben, aber wir haben wirklich nur bestätigt, was Astronomen bereits wussten: Die Ausbuchtung ist wahrscheinlich kein stabiler Ort für Leben“, sagte sie.
Studien wie diese könnten auch einen signifikanten Einfluss auf die Suche nach bewohnbaren Exoplaneten haben, ganz zu schweigen von der Suche nach außerirdischer Intelligenz (SETI). In dem Wissen, dass Leben am wahrscheinlichsten in der „galaktischen habitablen Zone“ (GHZ) entsteht und sich entwickelt – dem Teil der Scheibe, der sich zwischen dem Kern und der Peripherie befindet – können Wissenschaftler ihre Suche einschränken und die Wahrscheinlichkeit erhöhen, Leben zu finden.
Vielleicht könnte dies auch daran erinnern, dass wir Erdlinge das große Glück haben, in einer guten Nachbarschaft aufgewachsen zu sein!
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