De omstandigheden die het leven mogelijk maken, zijn buitengewoon zeldzaam. Toch ontdekken onderzoekers dat het universum tegenwoordig veel gastvrijer is voor het leven dan toen microben voor het eerst op aarde verschenen - een feit dat ons bestaan des te opmerkelijker maakt. Bovendien wordt het in de toekomst alleen maar bewoonbaarder.
gerelateerde inhoud
- Little Light in the Search for Dark Matter
- Zouden we het buitenaardse leven kennen als we het zagen?
"Het universum van de toekomst zal een veel betere plek zijn voor planeten", zegt Pratika Dayal, een onderzoeker aan het Kapteyn Astronomical Institute van de Rijksuniversiteit Groningen die de evolutie van vroege sterrenstelsels bestudeert.
Terwijl de stervorming afneemt, daalt de gevaarlijke stralingsniveaus die worden geproduceerd door stervende sterren, waardoor een omgeving ontstaat die tot 20 keer zo bewoonbaar is als de aarde toen het leven voor het eerst evolueerde. Tegelijkertijd verhoogt het grote aantal kleine schemerige sterren - die elk mogelijk levensbevorderende planeten kunnen ondersteunen - de kans dat het leven in de toekomst zou kunnen evolueren. Deze feiten maken de huidige bewoners van de aarde 'voorbarig' in het leven van het zonnestelsel, volgens een studie die vandaag online is gepubliceerd in het Journal of Cosmology and Astroparticle Physics .
Avi Loeb, hoofdauteur van de nieuwe studie en onderzoeker aan het Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, gericht op kleine, vage sterren die rode dwergen worden genoemd (onze zon is een gele dwerg). De lange levensduur en eenvoudige alomtegenwoordigheid van deze sterren, die ongeveer driekwart van de sterren in de Melkweg uitmaken, maken ze de meest waarschijnlijke kandidaten voor het hosten van het leven. Ervan uitgaande dat leven mogelijk is rond rode dwergen, vonden Loeb en zijn collega's dat het duizend keer meer waarschijnlijk is dat het zich in de verre toekomst zal voordoen dan nu.
"Dat is verrassend", zegt Loeb, wiens onderzoek was gericht op het leven dat op dat van ons leek. "Het betekent dat het leven rond de zon waarschijnlijk een beetje vroeg is."
Het is echter nog steeds een kwestie van discussie of rode dwergen het leven kunnen ondersteunen. In het begin van hun leven zijn deze sterren ongelooflijk actief en de delen van nabijgelegen planeten waar vloeibaar water aan de oppervlakte kan blijven, liggen heel dicht bij de ster. Dit plaatst planeten constant onder vuur van fakkels en straling. Wetenschappers blijven debatteren of het leven met deze uitersten kan omgaan, hoewel Loeb zegt dat het antwoord in de komende decennia kan komen met behulp van instrumenten zoals de komende Transiting Exoplanet Survey Satellite en James Webb Space Telescope.
"Als blijkt dat sterren met een lage massa het leven kunnen ondersteunen, dan zijn we speciaal omdat we een van de vroege levensvormen zijn", zegt Loeb. Als er echter geen tekenen van leven rond de schemerige sterren bestaan, verandert de vergelijking en de inwoners van de Aarde liggen precies op schema. "Als je de minimale massa van de ster beschouwt die het leven mogelijk maakt om de zon te zijn, dan zijn we waarschijnlijk vandaag de dag", voegt Loeb eraan toe.
De nieuwe studie draagt bij aan een groeiend aantal onderzoeken dat constateert dat de bewoonbaarheid van het universum in de loop van de tijd is toegenomen. In afzonderlijk onderzoek vergeleken Dayal en haar collega's alle grote stralingsproducenten die opkomende levensvormen kunnen beschadigen. Ze bevestigden dat supernovae de stralingsproductie domineren, terwijl actieve jonge sterrenstelsels en krachtige gammastraaluitbarstingen een verwaarloosbare rol spelen. Van de verschillende soorten supernova speelt Type II de hoofdrol terwijl enkele sterren exploderen in gewelddadige sterfgevallen. Type Ia supernovae, waarbij een stervende witte dwergster betrokken is die opnieuw wordt herenigd door zijn metgezel, levert ook een belangrijke bijdrage aan schadelijke straling.
"Het is eigenlijk een spel met getallen", zegt Dayal, die het stralingsonderzoek leidde en wiens artikel wordt beoordeeld door het Astrophysical Journal . "In termen van het aantal sterren dat vormt, zijn het supernovae die winnen."
Dayal en haar collega's simuleerden het universum gedurende zijn levensduur van 13, 8 miljard jaar om te volgen hoe verschillende astronomische objecten bijdroegen aan schadelijke straling, en ontdekten dat stralingsgevaar overeenkwam met stervorming. Vroeg in het universum bruiste het van de geboorte van sterren. Maar de productiesnelheid vertraagde omdat het meeste gas en stof vast kwam te zitten in reeds levende sterren. Zodra het universum ongeveer 3, 5 of 4 miljard jaar bereikte, had het het meeste van zijn ongebruikte materiaal doorgeblazen.
Dat betekent natuurlijk niet dat het geen sterren meer maakt - alleen dat ze ze niet zo snel produceren. Maar de vertraging van de stervorming en de daaruit voortvloeiende sterfgevallen betekenen goed nieuws voor werelden die het leven willen evolueren: dankzij de verminderde straling is het universum vandaag de dag maar liefst 20 keer bewoonbaarder dan toen de aarde werd gevormd.
Maar potentiële levensbedreigende werelden zijn nog niet per se veilig voor straling. New Mexico State University-astronomie Paul Mason, die onderzoekt hoe de bewoonbaarheid binnen sterrenstelsels verandert, zegt dat gebeurtenissen zoals fusies van sterrenstelsels stervorming gedurende de hele levensduur van het universum kunnen starten. Fusies kunnen nieuwe sterrengeboorten in het universum veroorzaken, waardoor de hoeveelheid straling voor planeten in de buurt mogelijk toeneemt. Dayal zegt echter dat fusies vaker voorkwamen in de vroege leeftijd van het universum dan in de latere stadia.
De simulaties van Dayal richten zich op een 'gemiddeld' universum, waarin materie en hemellichamen gelijkmatig werden verdeeld. Een meer complexe, realistische simulatie zou aanzienlijk meer rekentijd en middelen vereisen. Maar bestaande simulaties die zich richten op hoe sterrenstelsels tegen elkaar inslaan, kunnen individuele sterren niet oplossen, waardoor het moeilijk is in te schatten hoe botsingen de totale straling van het universum beïnvloeden. Haar onderzoek gaf de eerste stap om te bevestigen wat veel wetenschappers als conventionele kennis beschouwden: die supernovae zorgen voor het grootste deel van schadelijke straling.
Loeb is niet zo zeker dat de hoge stralingsniveaus van supernova's net zo schadelijk zijn als de meeste wetenschappers beschouwen als die. "Mijn persoonlijke mening hierover is dat het erg moeilijk is om het leven op een planeet uit te roeien", zegt Loeb, wijzend op de verscheidenheid aan extreme omgevingen op aarde die levende organismen in stand kunnen houden.
Samen suggereren het onderzoek van Loeb en Dayal dat de jacht op het leven in de toekomst alleen maar zal verbeteren. Die toekomst kan echter aanzienlijk verder weg liggen dan de meeste astronomen zouden hopen. Het duurde tenslotte de Aarde ergens van een half miljoen tot een miljard jaar voordat het leven evolueerde, en nog eens 3 miljard voordat de technologie ontstond. "In zekere zin is dat goed voor astrobiologen, maar dat is 5 miljard jaar later", zegt Mason.
