Astronomen veröffentlichen neue Karte der galaktischen Habitable Zone

Astrobiologen diskutieren seit langem die Idee, dass Planeten nur dann lebensfähig sein können, wenn flüssiges Wasser auf der Oberfläche vorhanden ist. Dies ist natürlich nur möglich, wenn die Temperatur auf dem Planeten der Erde ähnlich ist und dies wiederum eine gewisse Entfernung vom Mutterstern voraussetzt.

Die Suche nach Planeten in dieser sogenannten habitablen Zone hat sich in den letzten Jahren mit dem Start von Weltraumteleskopen wie Kepler intensiviert, die in dramatischer Geschwindigkeit neue Exoplaneten finden.

Aber die Idee, dass es innerhalb der Galaxie Zonen geben könnte, die dem Leben besonders förderlich sind, ist eine viel neuere Idee. Der Gedanke dabei ist, dass Planeten, die Leben unterstützen können, in bestimmten Teilen der Galaxie viel wahrscheinlicher um Sterne herum existieren.



Die Konvention besagt, dass die galaktische bewohnbare Zone ein Torus mit einem Durchmesser von etwa 30 Lichtjahren um das Zentrum der Galaxie ist. Daher ist es unwahrscheinlich, dass sich bewohnbare Planeten in der Nähe des galaktischen Zentrums oder sehr weit davon entfernt bilden.

Heute jedoch enthüllen Michael Gowanlock von der University of Hawaii in Honolulu und ein paar Freunde eine neue Karte der galaktischen bewohnbaren Zone, die diese Konvention in Frage stellt und darauf hindeutet, dass die galaktische bewohnbare Zone viel komplexer ist als ein einfacher Torus.

Die neue Karte nutzt die neuesten Erkenntnisse über Exoplaneten, um die Bewohnbarkeit der Galaxien zu bestimmen. Insbesondere haben Astronomen kürzlich entdeckt, dass sich Exoplaneten viel eher um Sterne herum bilden, die Elemente enthalten, die schwerer als Helium oder Wasserstoff sind, eine Eigenschaft, die Metallizität genannt wird.

Die ersten Sterne im frühen Universum wurden vollständig aus Wasserstoff und Helium gebildet, erzeugten jedoch schwerere Elemente, als ihnen der Brennstoff ausging und sie explodierten. Die nächste Generation von Sternen bildete sich aus den Trümmern dieser Supernovae und hat daher höhere Anteile an schwereren Elementen.

Es sind diese Sterne, die späteren, die mit größerer Wahrscheinlichkeit Planeten haben und daher eher einen Planeten in der bewohnbaren Zone haben. Offensichtlich bilden sich diese Sterne am wahrscheinlichsten in Gebieten, in denen es viele Supernovae gibt, und in unserer Galaxie, die sich in der Nähe des Zentrums befindet (in einer Entfernung von etwa 9 Lichtjahren).

Aber das wirft ein potenzielles Problem auf. Eine Supernova würde einen Planeten, der einen nahen Stern umkreist, verwüsten, seine Atmosphäre ins Königreich sprengen und die Bedingungen zerstören, unter denen sich Leben entwickeln könnte.

So verringern zu viele Supernovae die Wahrscheinlichkeit, dass sich Leben entwickelt.

Die Frage, die Gowanlock und Co. stellen, ist, wie sich diese Prozesse ausgleichen – die Rate der Planetenbildung, die Anzahl der Supernovas und die Zeit, die es braucht, bis sich komplexes Leben entwickelt (bestimmt durch unseren einen Datenpunkt auf der Erde).

Die Antwort, die sie sagen, ist, dass bewohnbare Planeten im Zentrum der Galaxie so häufig vorkommen, dass selbst wenn viele von Supernovae ausgelöscht werden, es immer noch viele geben sollte, die lange genug überleben, damit sich komplexes Leben entwickeln kann.

Ihr Modell legt nahe, dass 2,7 Prozent der Sterne in der inneren Galaxie bewohnbare Planeten haben sollten. Und es sollte auch weiter entfernt bewohnbare Planeten geben. Gowanlock und Co. sagen, dass etwa 0,25 Prozent der Sterne in der äußeren Galaxie bewohnbare Planeten haben sollten.

Das ist eine deutlich andere Vorhersage als das Standardtorusmodell und bedeutet, dass ein erheblicher Teil der Sterne in der gesamten Galaxie potenziell interessant ist. Wir sagen voraus, dass 1,2% aller Sterne einen Planeten beherbergen, der zu einem bestimmten Zeitpunkt in der Geschichte der Galaxis in der Lage gewesen sein könnte, komplexes Leben zu unterstützen, sagen Gowanlock und Co.

Es gibt jedoch einen wichtigen Vorbehalt. Ihr Modell sagt auch voraus, dass 75 Prozent dieser bewohnbaren Planeten von Gezeiten um ihren Mutterstern eingeschlossen sein werden.

Das könnte ein Problem sein. Astrobiologen diskutieren heftig über die Natur von Planeten, die das gleiche Gesicht auf ihren Stern projizieren. Die Debatte wurde durch die Entdeckung einer SuperErde um Gliese 581 ausgelöst, die nahe genug am Stern ist, um sich in der bewohnbaren Zone zu befinden, aber wahrscheinlich auch durch Gezeiten blockiert ist.

Eine Seite dieses Planeten würde unter einer sengenden Sonne brennen, während die andere gefrieren würde. Ob die Bedingungen irgendwo auf einem solchen Planeten das Leben begünstigen könnten, ist nicht bekannt.

Wenn man sich an den Vorhersagen von Gowanlock und Co. orientieren kann, werden wir in sehr naher Zukunft viele weitere außerirdische Erden finden und die meisten davon werden durch Gezeiten verschlossen. Die Frage, ob solche Planeten Leben unterstützen können, wird daher wahrscheinlich viel mehr Aufmerksamkeit in den Fokus rücken.

Ref: arxiv.org/abs/1107.1286 : Ein Modell der Bewohnbarkeit innerhalb der Milchstraße

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