I mitten av vår galax finns den galaktiska utbuktningen, ett tätt packat område av stjärnor, damm och gas. Inom denna massiva struktur, som sträcker sig över tusentals ljusår, det finns uppskattningsvis 10 miljarder stjärnor, de flesta är gamla röda jättestjärnor. På grund av denna täthet, astronomer har ofta undrat om en galaktisk utbuktning är en trolig plats att hitta stjärnor med beboeliga planeter som kretsar kring dem.

Väsentligen, stjärnor som är tätt packade tillsammans är mer benägna att uppleva nära möten med andra stjärnor, vilket kan vara katastrofalt för alla planeter som kretsar kring dem. Enligt en ny studie från Columbia Universitys Cool Worlds Lab, de flesta stjärnor i utbuktningen kommer att uppleva dussintals nära möten under loppet av en miljard år, vilket skulle kunna få betydande konsekvenser för den långsiktiga beboeligheten i denna region.

Studien, i förpublicering och kommer att visas i Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society , leddes av Moiya McTier—en NSF Graduate Research Fellow vid Columbia University och medlem i Cool Worlds Lab. Hon fick sällskap av prof. David Kipping (grundare av Cool Worlds Labs) och Kathryn Johnston, ordförande för astronomi vid Columbia och medlem av Flatiron Institutes Center for Computational Astrophysics.

För att uttrycka sig enkelt, Stjärnträffar är relativt vanliga i vår galax, inträffar en gång var 50, 000 år eller så. När stjärnorna i den galaktiska skivan kretsar runt Vintergatans centrum, deras individuella vägar gör att de ibland passerar närmare varandra. Senast vårt solsystem upplevde ett nära stjärnmöte var ungefär 70, 000 år sedan.

Just nu, det binära systemet känt som Scholtz's Star (WISE 0720-0846) passerade omkring 52, 000 astronomiska enheter (0,25 parsecs; 0,82 ljusår) från solen, stör Oortmolnet och kometernas och asteroidernas banor i solsystemet. Detta var inte första gången Scholz's Star passerade nära vårt solsystem - ungefär 80, 000 år sedan, det gick inom ~66, 000-70, 000 AU från solen.

För det mesta, dessa möten har resulterat i att kometer och asteroider med långa perioder har sparkats ut ur Oorts moln - av vilka några kolliderade med jorden och orsakade händelser på utrotningsnivå. Dock, stjärnmöten kan komma mycket närmare (så nära som ~20, 000 AU) och har en skadlig effekt på planetsystem. Detta inkluderar möjligheten att planeter kommer att tas bort från sina stjärnor eller få sina banor destabiliserade.

Som McTier förklarade för Universum idag via e-post:"Nära stjärnmöten kan få farliga konsekvenser för planeter, men de exakta resultaten beror på många faktorer:massförhållandet mellan de två inblandade stjärnorna, hur snabbt de rör sig, infallsvinkeln, och naturligtvis, mötesavståndet. Men generellt, dessa nära möten kan potentiellt slita planeter från sina värdstjärnor eller destabilisera deras banor så att de kastas ut ur systemet många år efter att de flyger förbi. Båda dessa skulle göra en planet obeboelig enligt de vanligaste kriterierna."

I en tidigare studie som dök upp i MNRAS förra året, ett team svenska astronomer fann att solliknande stjärnor i öppna hopar har 25 % chans att förlora sina yttre planeter vid en nära förbiflygning. Två liknande studier som också släpptes förra året (båda ledda av astronomer från Leiden Observatory i Nederländerna) fann att 14 % av planeterna i täta stjärnhopar kommer att gå förlorade från sina stjärnor inom tio miljoner år efter bildandet.

Naturligtvis, detta väcker frågan om vad som skulle inträffa i den galaktiska utbuktningen, där stjärndensiteten är mycket högre än i Vintergatans skiva. För att beräkna hastigheten med vilken närträffar sker i utbuktningen, Moiya och hennes team simulerade banorna för de miljontals stjärnor som finns där. De använde sedan den analytiska densitetsprofilen för varje stjärnas position för att uppskatta antalet förbiflygningar som inträffar.

Som McTier antydde, det var en tidskrävande process som ledde till några intressanta fynd:"Vi fann att 80 % av utbuktande stjärnor borde komma inom 1000 AU från en annan stjärna varje miljard år. Hälften av stjärnorna har dussintals sådana möten inom samma tidsram. mötesfrekvensen sjunker när du tänker närmare flyga förbi, men möten inom 100 AU är fortfarande ganska vanliga."

Utöver en ökad risk för nära möten med stjärnor, planeter som ligger runt stjärnor i den galaktiska utbuktningen löper också större risk att "sterilisera energiska händelser". Dessa uppstår när stjärnor i tätt packade hopar genomgår gravitationskollaps och exploderar i en supernova, vilket resulterar i att närliggande stjärnsystem (och deras planeter) träffas av de resulterande gammastrålningsskurarna (GRB) och frigörandet av tunga (och radioaktiva) grundämnen.

Under de senaste 11 miljoner åren, supernovor som har ägt rum i rymden nära jorden har kopplats till plötsliga perioder av global uppvärmning på jorden, utarmningen av ozonskiktet, och ytan blir utsatt för skadliga nivåer av sol- och kosmisk strålning som ett resultat. För stjärnor som är grupperade närmare varandra, supernovor skulle ha en mycket större inverkan, eftersom de skulle hända oftare och närmare.

Det är inte konstigt att astronomer tror att galaxer som vår också har "boliga zoner, " som finns mellan den galaktiska utbuktningen och spiralarmarna. Medan utbuktningen är en farlig plats för livet på grund av den ökade risken för nära möten och strålning, spiralarmarna utgör en förhöjd risk på grund av högre takt av stjärnbildning.

Bortsett från den rigorösa karaktären av deras studier, McTier indikerade att det också är betydelsefullt eftersom det ger ytterligare bekräftelse för denna teori. "Våra resultat är nya eftersom vi tog en ny dynamik för att förstå galaktisk beboelighet, men vi har verkligen bara bekräftat vad astronomer redan visste:utbuktningen är sannolikt inte en stabil plats för livet, " Hon sa.

Studier som denna kan också ha en betydande inverkan på sökandet efter beboeliga exoplaneter, för att inte tala om sökandet efter utomjordisk intelligens (SETI). Genom att veta att liv med största sannolikhet kommer att uppstå och utvecklas inom den galaktiska beboeliga zonen (GHZ), den del av skivan som ligger mellan kärnan och periferin, forskare kan begränsa sina sökinsatser och öka chanserna att hitta liv.