Hiánypótló kortárs természettudományos ismeretterjesztő cikkek magyarul

Derült Égből Tudomány

A gamma-kitörések életellenessége meghúzza a kozmológiai állandó alsó határát  

2016. március 09. - Bodóné Hofecker Zsuzsanna

european_southern_observatorys_photostream.jpg

 Gamma-kitörés                                                  Forrás: Flickr – European Southern Observatory’s photostream

A kivételesen nagy tömegű csillagok (kollapszárok), amikor életük végén gravitációs összeomlással szupernóvává alakulnak, erős, keskeny gamma-sugárnyalábot bocsátanak ki magukból, amit gamma-kitörésnek hívunk.

A gamma-kitörések vagy GRB-k (gamma-ray burst) bár csak 10-20 milliszekundumtól néhány percig tartanak, ezalatt annyi energiát sugároznak szét, mint a Nap a teljes életciklusa során – így a gamma-kitörések a legnagyobb erejű robbanások, amit csak eddig az univerzumban megfigyeltünk.

Ha egy ilyen nyaláb a bolygónkat venné célba, valószínűleg még a galaxisunk legtávolabbi pontjából indulva is képes lenne tömeges kihalást eredményezni, sőt, talán eltörölni az életet a Föld színéről. Úgy vélik, hogy egy ilyen kataklizma okozhatta a kambrium–ordovícium kihalási eseményt mintegy 440 millió évvel ezelőtt, amely során a fajok 85%-a pusztult ki egy csapásra.

ellenm1.jpgOrdovíciumi élet                                                                                                           Forrás: Flickr – ellenm1

Ebből logikusan következik, hogy minél távolabb esik egy bolygó a gamma-kitörésektől, annál nagyobb esély van arra, hogy fejlett életformák alakuljanak ki rajta – legalábbis ha abból indulunk ki, hogy a jelenlegi tudásunk szerint milyen biokémiai szerkezettel képzelhető el élő organizmus.

Egy napokban megjelent tanulmányban a kutatók azt mutatták ki, hogy a GRB-k életre jelentett nagy kockázata olyan világegyetem feltételezésének kedvez, amelyben az összes objektum viszonylag távol helyezkedik el egymástól, így a bolygók és a kollapszárok is.

A tényezőt, amely általánosságban meghatározza a dolgok távolságát, pontosabban azok szétszóródásának, majd távolodásának mértékét, kozmológiai állandónak nevezik. A kozmológia egyik legnagyobb kérdése, hogy miért éppen akkora ez az állandó, amekkora.

 t_michael_keesey.jpgFejlett élet kialakulása a Földön                                                                    Forrás: Flickr – T. Michael Keesey

Albert Einstein eredetileg mint a gravitációs erővel szemben ható erő vezette be a kozmológiai állandót. Ha semmi nem hatna a gravitációval szemben, akkor az összes anyag egy pontba zuhanna vissza, márpedig nem ezt tapasztaljuk, megfigyeléseink szerint a világegyetem lassú ütemben tágul. Jelenleg az állandó értékét 10-123-ra becslik.

Steven Weinberg 1987-ben az antropikus elvre[1] alapozva megállapította, hogy a kozmológiai állandó lehetséges mértéke aránylag kis tartományban mozoghat. Az érték felső határa 10-120 körül található. Az ezt meghaladó tényező azzal a következménnyel járna, hogy nem jöttek volna létre galaxisok, sem egyéb struktúrák, mert az anyagi részecskék nem kerültek volna elég közel egymáshoz. Az alsó határt Weinberg csak annyiban szabta meg, hogy egy bizonyos mérték alatt az univerzum élete nem lett volna elég hosszú összeomlása előtt ahhoz, hogy elég esély legyen a fejlett élet kialakulására.

Az új tanulmány kimutatta, hogy a fejlett élet létrejöttének valószínűsége elenyészően kicsi a gamma-kitörések szomszédságában, ezzel pedig most először sikerült nyomós érvet találni az alsó határ közelebbi megállapításához. A kutatók számításai szerint ha a szám 10-124 alatt lenne, meredeken csökkenne a világegyetem azon régióinak száma és területe, amelyek elég hosszú időn át védettek a gamma-kitörésektől. Azaz ha ennél az értéknél kisebb lenne a konstans, akkor szinte esélytelen lenne az emberi élet kialakulása.


nasa_goddard_space_flight_center_photostream.jpgExobolygó-illusztráció                              Forrás: Flickr – NASA Goddard Space Flight Center photostream

„Széles körben úgy vélik, hogy a kozmológiai állandót valamely kvantumfolyamat eredményezi, szóba jöhető mértékének megállapítása pedig azért fontos, mert az támpontot adhat a származásának kérdését illetően.” – mondta Tsvi Piran, a tanulmány társszerzője, Jeruzsálemi Héber Egyetem.

Mint fentebb szóba került, a gamma-kitörések elhelyezkedése mellett az univerzum kora is lényeges a fejlett élet kialakulásában, amit szintén számításba kell venni a kozmológiai állandó vizsgálatában. A világegyetem nem lehet túl öreg, mert olyan bolygóknak kell benne jelen lenniük, amelyek a Naphoz hasonló égitest körül keringenek, vagyis egy olyan csillag körül, amely hidrogént fogyaszt, és viszonylag fiatal, vagyis még nem érte el az életciklusa befejező szakaszát.

Ám az univerzum túl fiatal sem lehet, mert a védett helyek csak bizonyos idő elteltével alakulnak ki. Az ilyen helyekkel rendelkező galaxisokban viszonylag magas a fémkoncentráció. A fémek gyakorisága azért jelzi az RGB-k kisebb előfordulását, mert a kitörésekért felelős kollapszároknak viszont alacsony a fémkoncentrációjuk.

A gamma-kitörésekkel kapcsolatos kutatási eredmények segíthetnek abban is, hogy pontosabban határoljuk be az élet lehetséges előfordulásának helyszíneit a világegyetemben.

Kövess minket a Facebookon, hogy még több érdekes, eddig magyarul nem olvasható tudományos hírről értesülj! A tudomány letaglóz, derült égből tudomány!

 

Források:

http://phys.org/news/2016-03-death-gamma-ray-bound-cosmological-constant.html

http://www.universetoday.com/116642/new-analysis-sets-a-space-time-zone-for-complex-life/

A tanulmány: http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.116.081301

 

[1] „Az asztrofizikában és a kozmológiában az antrópikus elv (a görög anthropos után, jelentése „emberi”) egy filozófiai gondolat, amely szerint a fizikai univerzum megfigyelhetősége kompatibilis kell legyen egy tudatos élet létrejöttével, amely azt megfigyeli. Az antropikus elv néhány támogatója azzal érvel, hogy ez az elv megmagyarázza, miért pont annyi idős az Univerzum és miért rendelkezik pont olyan fizikai paraméterekkel, amelyek épp lehetővé teszik benne a tudatos élet létrejöttét. Ebből következően úgy gondolják, hogy nincs túl nagy jelentősége annak, hogy az univerzum alapvető állandói pont olyan szűk intervallumokba esnek amelyek épp kedveznek az élet létrejöttének.” Wikipedia.org

A bejegyzés trackback címe:

https://derultegboltudomany.blog.hu/api/trackback/id/tr898455940

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.