Галактическая область обитаемых планет
Большая картинка 3000 на 1600 http://s012.radikal.ru/i319/1103/66/7ef417575f93.jpg
В связи с происходящими в нашей стране событиями некоторые уже подыскивают себе более спокойное место для эмиграции, но и в других местах на Земле не спокойно, так что приходится обращать свой взор на небо. К то му же некоторые ученые опираясь на результаты последних исследований утвеждают что существуют миллиарды обитаемых планет.
Например vvv2010 в записи "Статистика говорит: пригодных для жизни планет миллиарды" пишет:
Космический телескоп "Кеплер" всего за 136 дней работы обнаружил 1235 экзопланет на относительно небольшом участке нашей галактики. В поле зрения аппарата попало не более четырехсотой части небесной сферы, а конкретнее - всего лишь созвездие Лебедь...
Из 1235 планет 54, вероятно, находятся в так называемой "зоне жизни". То есть, комфортно расположены у своих звезд, как наша Земля или, в крайнем случае, Венера с Марсом.
Собранные данные, касающиеся не только местоположения планет, но и их размеров, позволили сделать статистические выводы, построив на их основе компьютерную модель. И подсчитать с ее помощью, сколько же миров могут быть обитаемыми.
"Модель обитаемости в пределах галактики Млечный путь" - так назвал свое исследование астробиолог Мишель Гованлок (Michael Gowanlock) из Трентского Университета, Питерборо, Онтарио, Канада. Опубликовал он его в 2010 году.
Согласно проведенным расчетам, в нашей галактике 1,2% звезд должны иметь при себе обитаемые планеты. Если припомнить, что звезд в Млечном пути порядка 100 миллиардов, то планет, способных поддерживать жизнь, наберется более миллиарда.
Мишель учел и то, что в каких-то мирах мог наступить местный "Конец света" - вроде близкого взрыва сверхновой, уничтожившего радиацией все живое. Но даже подобные события, которые не столь уж редки в нашей галактике, не сильно сокращают число потенциально обитаемых миров.
"Млечный путь столь стар, - говорит ученый, - что планете, потерявшей жизнь, хватает времени, чтобы возродить ее и довести до весьма высокого уровня. Вплоть до цивилизованного".
Модель показывает, что ближе к центру галактики шансы найти обитаемые планеты выше, чем на окраинах.
Однако мнение о том, что ближе к центру галактике выше шанс найти обитаемые планеты не верно. Надо учитывать что газо-пылевые рукава спиральной галактики и ее звезды движутся с различными угловыми скоростями. В результате звезды с определенной периодичностью попадают в газо-пылевые рукава в которых из-за повышеной плотность материи и магнитного поля происходит активное звездообразование и могут сильно пострадать не только условия жизни на планетах, но и сами планеты. В нашей галактике есть узкая область где скорость движения звезд и газо-пылевых рукавов примерно одинакова и планета находится в спокойной обстановке достаточных срок (не менее нескольких миллиардов лет) для зарождения и развития жизни. Что интересно наше Солнце как раз находится в этой области - на расстоянии 23-28 тыс. световых лет от центра галактики - это так называемая коротационная окружность .
В своей статье известный астрофизик А.М.Фридман пишет, что поскольку угловая скорость вращения газового диска вокруг центра Галактики падает при уменьшении расстояния от центра, а спиральный узор вращается как единое целое с постоянной угловой скоростью, то область диска внутри коротационной окружности обгоняет спиральные рукава, а область диска вне нее отстает от них. Звезды обладают "памятью" о газовом диске, из которого они образовались, вследствие чего на расстояниях от центра Галактики, меньших радиуса коротации звезды движутся быстрее, чем спиральные рукава, а на расстояниях, больших радиуса коротации, - медленнее. В результате чего направления градиентов возраста звезд по обе стороны от коротационной окружности должны быть противоположными.
На рисунке показан градиент возраста звезд в окрестности коротационной окружности. Область повышенной концентрации молодых звезд (изображенная сплошной линией) совпадает с наблюдаемой локализацией спирального рукава. Более старые, ранее родившиеся в этом рукаве звезды уже переместились от рукава к области, показанной штриховой линией. Их треки обозначены маленькими стрелками, длина и направление которых определяются скоростью вращения диска в системе отсчета, связанной с рукавом; большой стрелкой показано направление вращения Галактики. Внутри коротационной окружности (штрихпунктирная окружность) диск вращается быстрее спирального рукава, поэтому направление малых стрелок здесь совпадает с направлением большой стрелки. Вне коротационной окружности направление малых стрелок - противоположное. Градиент возраста звезд ориентирован по направлению малых стрелок, поэтому радиус, на котором он меняет направление, соответствует радиусу коротации (штрихпунктирная окружность).
В более популярной форме эти факты изложены в http://planetologia.ru/sun/198-milky-way-galaxy-astronomy.html:
В окрестностях Солнца удается проследить участки двух спиральных ветвей, удаленных от нас примерно на 3 тыс. световых лет. По созвездиям, где обнаруживаются эти участки, их называют рукавом Стрельца и рукавом Персея. Солнце находится почти посередине между этими спиральными ветвями. Правда, сравнительно близко от нас, в созвездии Ориона, проходит еще одна, не столь явно выраженная ветвь, считающаяся ответвлением одного из основных спиральных рукавов Галактики. Расстояние от Солнца до центра Галактики составляет 23-28 тыс. световых лет. Это говорит о том, что Солнце расположено посередине между центром и краем диска. Вместе со всеми близкими звездами Солнце вращается вокруг центра Галактики со скоростью 200-220 км/с, совершая оборот примерно за 200 млн. лет. Значит, за все время своего существования Земля облетела вокруг центра Галактики не более 30 раз. Скорость вращения Солнце вокруг центра Галактики практически совпадает с той скоростью, с которой в данном районе движется волна уплотнения, формирующая спиральный рукав. Такая ситуация в общем неординарна для Галактики: спиральные ветви вращаются с постоянной угловой скоростью, как спицы колеса, а движение звезд, как мы видели, подчиняется совершенно иной закономерности. Поэтому почти все звездное население диска то попадает внутрь спиральных ветвей, то выходит из них. Единственное место, где скорости звезд и рукавов совпадают, - это так называемая коротационная окружность. Именно вблизи нее и располагается Солнце!
Для Земли это обстоятельство крайне благоприятно. Ведь в спиральных ветвях происходят бурные процессы, порождающие мощное излучение, губительное для всего живого. И никакая атмосфера не могла бы от него защитить. Но наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики и в течение сотен миллионов и миллиардов лет не испытывала катастрофического влияния космических катаклизмов.
Исходя из изложеных фактов оценка числа планет пригодных для жизни получается не такой оптимистической.Например gloriaputinа в статье "Есть ли другой Путин в Галактике? часть 2" оценивает число звезд Млечного Пути пригодных для жизни вблизи коротационной окружности так:
Если в окрестностях Солнца, одна звезда приходится на 8 кубических парсеков, то в центре Галактики в одном кубическом парсеке находится 10 000 звезд. Заметим, что коротационная зона представляет собой узкое кольцо - тор радиусом 250 парсек - во всем "теле" Галактики.
Посчитаем объем тора и количество звезд V=π2Dd2/4 =2,56 миллиардов парсек, в которых 320 миллионов звезд.
То есть из 200 миллиардов звезд галактики, пригодная зона жизни в тысячу раз меньше и насчитывает 300 миллионов звезд. Уменьшаем дальше эту цифру.
Получив звезду следует убедиться, что она может иметь пригодные для жизни планеты. Горячая звезда, например Сириус или Вега, имеют широкую обитаемую зону (область, где температура поверхности планеты будет близка к земной), но существуют две проблемы: во-первых, эта зона слишком удалена от звезды, потому планеты с твёрдым ядром, вероятно, будут формироваться вблизи звезды и за пределами жилой зоны. Это не исключает, однако, возможности зарождения жизни на спутниках газовых гигантов: горячие звёзды излучают достаточно ультрафиолета, который может в достаточной мере ионизировать атмосферу любой планеты. Другая проблема, связанная с горячими звёздами, - это то, что они не живут достаточно долго. Через примерно один миллиард лет (или менее) они становятся красными гигантами, что может не оставить достаточно времени для эволюции высокоразвитой жизни.
Холодные звёзды пребывают не в лучшем положении. Обитаемая зона, пригодная для жизни, будет узкой и будет расположена близко к звезде, существенно уменьшая шансы получить планету в правильном месте. Вблизи холодной звезды солнечные вспышки зальют планету радиацией и ионизируют её атмосферу точно как около горячей звезды. Жёсткое рентгеновское излучение также будет более интенсивным.
Таким образом, выясняется, что «правильный» тип звёзд ограничивается промежутком от F7 до K1 .Звезды этих типов редки: звезды типа G, такие как Солнце, составляют всего лишь 5 % звёзд в нашей галактике.
Уменьшаем 300 миллионов звезд на порядок, до 30 миллионов. Кроме этого надо выкинуть двойные ,тройные, звезды в которых нет планет в водном поясе. Остается 20 миллионов.
На самой коротационной окружности безопасных для жизни мест не так много, на всем протяжении коротационный тор проходит через рукава галактики, через ударную волну межзвездного газа. Также в различных участках тора открывается вид на галактическое ядро. Если представить, что туманности Стрельца отсутствуют, то на нашем небе бы, появилось колоссальное светило. Видимый диаметр ядра Галактики близок к 28 градусам. Отсюда легко подсчитать, что на небе ядро должно занимать площадь, в сотни раз большую, чем видимая площадь полной Луны в полградуса. Как бы действовало это светило и какими излучениями ядро ионезировало земную атмосферу большой вопрос. Вполне возможно, что от этого количества высокоэнергетических частиц магнитное поле земли не спасало бы. Вычитаем рукава и места в которых видно галактическое ядро. Допустим половину. Остается на все про все с десяток миллионов звезд.
И наконец металличность. По этому индексу относительной концентрации элементов тяжелее гелия, все звезды второго и следующих поколений далеко отстают от солнца. Да что уж там говорить Солнце просто выделяется своей металличностью среди окрестных звезд (http://www.membrana.ru/particle/13009). Вполне возможно это место Млечного Пути это не Родина Солнца.
Также , к примеру изучая данные, собранные космическими миссиями Voyager, ученые смогли построить модель магнитного поля в окрестностях Солнечной системы. Согласно этой модели, силовые линии магнитного поля вблизи Солнечной системы не параллельны линиям "галактического" магнитного поля, а направлены под углом 60-90 градусов к нему (http://www.popmech.ru/article/1987-kosmicheskiy-separatizm/).
Интересно, что плоскости эклиптики Солнца и Млечного пути не совпадают. Явно коротоционный тор, не был местом рождения нашей звезды.
Еще одна из уникальностей Солнца, состоит в том, что оно в коротационной окружности расположено точно в галактической плоскости откланяясь от нее на 210 световых лет по вертикали с периодичностью 67 миллионов лет.
Сколько таких звезд среди 10 миллионов может сотни, может тысячи, но все равно непредставимо мало с 200 миллиардами от которых отталкиваются считая формулу Дрейка. Полное впечатление что кто-то где то слепил Солнечную систему и поместил ее в тепличные условия. Вообщем таких мелочей очень много и таких систем, как наша солнечная система, наверное раз два и обчелся.
Кстати, это число в 67 миллионов определенно совпадает с такой информацией. Американские ученые из Университета Беркли, в ходе исследований выяснили, что жизнь на Земле исчезает с удивительной регулярностью тоже через каждые 62 млн. лет (http://www.utro.ru/articles/2005/03/11/416201.shtml).
Ведь за последние 600 миллионов лет на Земле насчитывают 5 случаев массового исчезновения живых существ: это ордовикская катастрофа (450 миллионов лет назад), девонская (370 млн), пермская (250 млн), триасовая (210 млн лет) и меловая (или мезозойская - 65 млн лет назад, когда вымерли динозавры).
И не одна катастрофа не была обьяснена, так различные гипотезы. Конечно это уже спорно, но можно предположить, что выше эклиптики жизни нет и как только Солнечная система выходит за пределы эклиптики, что то происходит.
Интересно заключительное замечание в http://gloriaputina.livejournal.com/82547.html:
"Мало того что место солнца уникально в центре коротационной зоны, прямо в эклиптике галактики, закрыто от излучения ядра галактики туманностями. Так само солнце тоже уникально, звезда третьего поколения с наиболее высокой металличностью среди окрестных звезд. И такая уникальность обеспечивается уникальностью земли с уникальным расположением в водном поясе, с уникальным спутником.
Так и мерещится, в этом какой то в этом замысел сверхсущества. Найти такое место в галактике, запихнуть туда звезду отличающуюся от соседей, да и в самой солнечной системе немало потрудиться".
В результате опять торжествует обобщенный принцип являющийся синтезом антропного принципа и принципа Коперника - выделенными являются области возможных параметров, существенных для возникновения разумной жизни, тогда как параметры, конкретные значения которых не влияют на вероятность возникновения разумной жизни, не тяготеют к каким-либо специальным значениям.
Согласно варианту сильного антропного принципа сформулированному в 1983 году Джоном Уилером "Наблюдатели необходимы для обретения Вселенной бытия" то есть и существование самой Вселенной не возможна без хотя бы одного наблюдателя - одного вполне достаточно, ну или одной планеты с наблюдателями.
Вообщем может оказаться что все-таки в нашей Галактике есть всего одна пригодная для жизни планета - Земля и ничего с этим не поделаешь - придется жить на ней договариваясь с другими ее обитателями.
Можно предложить и более оптимистическую оценку:
Исходя из того, что в коротационном торе приблизительно 320 млн звезд. Звёзд солнечного типа 6% то есть 19,2 млн, около 75% входят в число кратных систем и не годятся для жизни, остаётся 4,8 млн. В самом коротационном торе не все места пригодны для жизни поэтому поделим на два - 2,4 млн. Скорее всего Солнце звезда третьего поколения, снова делим - на три, остается 800 тысяч. У быстро вращающихся звёзд скорее всего нет планет вообще или они маленькие, из-за момента количества движения, таких около трети итого 540 тысяч. Возраст обитаемой системы не может быть меньше 3 млрд лет (1-2 млрд на стабилизацию системы и 1 млрд на органический синтез) и больше 6 млрд (из-за начала увеличения самой звезды) около 5% то 100 000, вероятность наличия планеты земного типа в условно обитаемой зоне можно оценить (исходя из данных космического телескопа "Кеплер" ) до 5%, а размер примерно с Землю (из-за размера атмосферы и парниковых эффектов) ещё около 20% итого набегает что то вроде 1000 планет на всю Галактику - вообщем то не много. Реально средние расстояния между обитаемыми планетами на торе около 1500 световых лет - добраться сложновато.