В центре Млечного Пути сближения звёзд угрожают планетам на их орбитах
В центре нашей галактики находится галактический балдж — плотно упакованная область звёзд, пыли и газа. В этой массивной структуре, простирающейся на тысячи световых лет, находится около 10 миллиардов звёзд, большинство из которых — старые красные гиганты. Из-за такой плотности астрономы часто задавались вопросом, может ли балдж быть местом, где можно найти звёзды с обитаемыми планетами.
Звёзды, расположенные близко друг к другу, с большей вероятностью переживают тесные сближения с другими звёздами, что может быть катастрофичным для любых планет на их орбитах. Согласно новому исследованию из Cool Worlds Lab Колумбийского университета, большинство звёзд в балдже переживут десятки тесных сближений за миллиард лет, что может иметь серьёзные последствия для долгосрочной обитаемости в этом регионе.
Исследование, находящееся в стадии препубликации и готовящееся к выходу в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, возглавила Мойя МакТир — стипендиат программы NSF Graduate Research в Колумбийском университете и член Cool Worlds Lab. К ней присоединились профессор Дэвид Киппинг (основатель Cool Worlds Labs) и Кэтрин Джонстон, заведующая кафедрой астрономии в Колумбийском университете и член Центра вычислительной астрофизики Института Флэтайрон.
Тесные звёздные сближения относительно обычны в нашей галактике, происходя примерно раз в 50 000 лет. Последний раз наша Солнечная система пережила такое сближение около 70 000 лет назад, когда двойная система Звезда Шольца (WISE 0720-0846) прошла на расстоянии около 52 000 астрономических единиц (0.25 парсека; 0.82 светового года) от Солнца, возмутив Облако Оорта и орбиты комет и астероидов.
В основном такие сближения приводили к выбросу долгопериодических комет и астероидов из Облака Оорта, некоторые из которых сталкивались с Землёй, вызывая события уровня вымирания. Однако звёздные сближения могут быть и гораздо ближе (до ~20 000 а.е.) и оказывать пагубное влияние на планетные системы, включая возможность отрыва планет от своих звёзд или дестабилизации их орбит.
«Тесные звёздные сближения могут иметь опасные последствия для планет... В целом, эти сближения могут потенциально оторвать планеты от их родительских звёзд или дестабилизировать их орбиты так, что они будут выброшены из системы спустя много лет после пролёта. Оба этих сценария сделают планету необитаемой согласно наиболее распространённым критериям», — объяснила Мойя МакТир.
В более плотной среде галактического балджа, где звёздные плотности намного выше, чем в диске Млечного Пути, риски возрастают. Чтобы рассчитать частоту тесных сближений в балдже, команда смоделировала орбиты миллионов звёзд, находящихся там, и использовала аналитический профиль плотности для оценки количества пролётов.
Результаты моделирования показали:
- 80% звёзд балджа должны сближаться до 1000 а.е. с другой звездой каждый миллиард лет.
- Половина звёзд переживает десятки таких сближений за тот же период.
- Частота сближений уменьшается для более тесных пролётов, но встречи в пределах 100 а.е. всё ещё довольно часты.
Помимо повышенного риска звёздных сближений, планеты вокруг звёзд в балдже также подвержены большему риску «стерилизующих энергетических событий», таких как вспышки сверхновых в плотных скоплениях. Это подвергает близлежащие планетные системы воздействию гамма-всплесков (GRBs) и выбросу тяжёлых радиоактивных элементов.
Неудивительно, что астрономы считают, что у галактик, подобных нашей, также есть «обитаемые зоны», расположенные между галактическим балджем и спиральными рукавами. В то время как балдж опасен для жизни из-за повышенного риска сближений и радиации, спиральные рукава представляют повышенный риск из-за более высоких темпов звездообразования.
«Наши результаты новы, потому что мы применили новый динамический подход к пониманию галактической обитаемости, но мы по сути лишь подтвердили то, что астрономы уже знали: балдж, вероятно, не является стабильным местом для жизни», — отметила МакТир.
Подобные исследования могут оказать значительное влияние на поиск обитаемых экзопланет и поиск внеземного разума (SETI). Зная, что жизнь с наибольшей вероятностью возникает и эволюционирует в галактической обитаемой зоне (GHZ) — части диска между ядром и периферией, — учёные могут сузить область поиска и увеличить шансы на обнаружение жизни.