En ny opdagelse om solens oprindelse
Ifølge ny forskning opstod solen ikke i det rolige ydre område af galaksen, som Jorden i dag kredser igennem. Den blev faktisk til meget tættere på det urolige centrum. Et gravitationschok, udløst af dannelsen af en gigantisk stjernekonstruktion i Mælkevejens hjerte, kastede siden vores stjerne ud mod kanten sammen med tusindvis af lignende stjerner — en rejse der sandsynligvis gav Jorden sine livshegnende betingelser.
Solen viser sig at være én af tusindvis af kosmiske tvillinger
Det europæiske rumteleskop Gaia har i årevis kortlagt Mælkevejen med enestående præcision. På baggrund af disse data identificerede astronomer hele 6.594 stjerner, der næsten ikke kan skelnes fra solen. De har omtrent samme masse, temperatur og kemiske sammensætning.
Et japansk forskerhold ledet af Takuji Tsujimoto undersøgte disse sollignende stjerneres alder. Ét mønster sprang straks i øjnene: en stor andel af disse stjerner er mellem 4 og 6 milliarder år gamle. Det ligger overraskende tæt på solens egen alder på cirka 4,6 milliarder år.
Denne markante topp i aldersspredningen tyder på en fælles dannelsesperiode. Stjernerne deler desuden lignende forhold af grundstoffer som ilt, magnesium og silicium. Sådanne kemiske "fingeraftryk" afslører de betingelser, de opstod under.
Solens og dens tvillingers kemiske signatur peger mod de tætte, tungstofberigede indre regioner af Mælkevejen.
Alligevel befinder disse stjerner sig nu spredt ud over den relativt rolige ydre del af den galaktiske skive, langt fra centrum. Det mønster peger på en enorm, fælles vandring gennem Mælkevejen.
Den galaktiske bjælkes rolle: et gravitationschok gennem Mælkevejen
Nøglen til denne migration ligger sandsynligvis i en særlig struktur: den såkaldte galaktiske bjælke. Mange spiralgalakser har ikke en simpel kugleformet stjerneskare i deres kerne, men derimod en langstrakt bjælke af stjerner og gas, der skærer tværs gennem centrum. Mælkevejen har netop en sådan bjælke.
Ifølge forskerne dannedes denne bjælke for cirka 5 milliarder år siden. Det tidspunkt falder præcis sammen med den periode, hvor solen og dens tvillinger var unge. Bjælkens fødsel skabte en gennemgribende omfordeling af tyngdekraften i Mælkevejens indre del.
Bjælken fungerer som en enorm kosmisk blender. Efterhånden som den vokser, ændres impulsmomentet hos nærliggende stjerner — nogle modtager et subtilt, men varigt skub udad. På den måde kan stjerner gradvist flytte sig til videre baner, længere væk fra centrum.
Numeriske simuleringer viser, at bjælkens dannelse midlertidigt åbner en slags "sluser" i tyngdekraftsfeltet, som lader tusindvis af stjerner samtidig passere en normalt uoverstigelig grænse.
Den grænse er kendt som korrotationszonen — et område, hvor stjerner normalt forbliver fanget i stabile baner om centrum. Uden bjælkens forstyrrende indflydelse ville solen sandsynligvis have forblevet i denne indre region.
Uden gravitationsskubbet havde Jorden sandsynligvis aldrig set ud, som den gør
De beregnede baner for de sollignende stjerner stemmer godt overens med dette scenarie. De antyder, at disse stjerner engang kredsede tættere på centrum og i løbet af 4 til 6 milliarder år gradvist bevægede sig udad. Solen ville være én af de stjerner, der under denne "kosmiske folkevandring" fik en mere tryg bane.
Ifølge studiets forfattere havde det enorme konsekvenser for livsbetingelserne omkring solen. Hvis solsystemet var forblevet i den centrale region, ville Jorden konstant have været udsat for gravitationsforstyrrelser og ekstrem stråling.
Fra dødelige centrum til rolig ydre forstad
Mælkevejens indre er ikke et venligt sted. Stjernernes tæthed er langt højere der end i vores nuværende omgivelser. Stjerner passerer relativt tæt forbi hinanden, hvilket jævnligt fører til gravitationsskub, der kan trække planeter ud af deres baner eller sende dem i kaotiske, ustabile kredsløb.
Hertil kommer de mange supernovaer i centrum. Det er massive stjerner, der eksploderer på spektakulær vis og sender enorme mængder stråling og partikler ud i rummet. En planet i kort afstand fra flere supernovaer efter hinanden risikerer at miste sin atmosfære eller blive alvorligt beskadiget.
Flytningen til Mælkevejens ydre områder gav solsystemet langt mere ro. Den gennemsnitlige afstand til andre stjerner er her betydeligt større. Gravitationsforstyrrelser er derfor sjældne og svage. Antallet af supernovaer i vores nabolag er også meget lavere.
Solens nuværende placering — en relativt tom galaktisk ydre forstad — tilbyder præcis den form for stabilitet, der er nødvendig for at opretholde en beboelig Jord i milliarder af år.
Takket være disse stabile forhold kunne Jorden bevare sin atmosfære og sit flydende vand. Det gav komplekse livsformer — som planter, dyr og til sidst mennesker — tid til at udvikle sig.
En ny metode til at finde beboelige exoplaneter
Studiet har også konsekvenser for søgningen efter liv uden for solsystemet. Forskere har hidtil kigget på faktorer som en planets afstand til sin stjerne, stjernens størrelse og tilstedeværelsen af vand. Nu tilføjes et nyt kriterium: den rejse, en stjerne har foretaget gennem sin galakse.
En stjerne, der ligner solen, men stadig befinder sig tæt på det galaktiske centrum, tilbyder sandsynligvis få muligheder for en stabil og rolig beboelig zone. Risikoen for hyppige kosmiske katastrofer er fortsat stor der.
Langt mere interessante er sollignende stjerner, der ligesom vores sol har en migrationshistorie fra indre mod ydre regioner. Sådanne stjerner kan oprindeligt være opstået i et tungstofberiget miljø — gunstigt for dannelsen af stenede planeter — men lever nu i et mere sikkert ydre område.
- Sollignende stjerner med sammenlignelig kemi øger sandsynligheden for jordlignende planeter
- En bane langt fra det galaktiske centrum øger den langsigtede stabilitet
- En migrationshistorie kan kombinere begge fordele: rig kemi og rolige omgivelser
Forskerne ønsker derfor at rekonstruere banerne for de tusindvis af sollignende stjerner, som Gaia har fundet, så præcist som muligt. Ved at beregne, hvor disse stjerner befandt sig for milliarder af år siden, håber de at finde de bedste kandidater til planeter med langvarigt stabile betingelser.
Hvad betyder 'beboelig zone' på en hel galakses skala?
Astronomer har hidtil brugt begrebet beboelig zone primært på skalaen af ét solsystem: den afstand fra en stjerne, hvor vand kan forblive flydende. De nye resultater viser, at man reelt også bør medregne en beboelig zone på galaktisk skala.
Man kan inden for en galakse skelne mellem tre vigtige zoner:
| Region | Kendetegn | Chance for stabilt liv |
|---|---|---|
| Centrum | Høj stjernedensitet, mange supernovaer, kraftige gravitationsforstyrrelser | Lav: stor risiko for forstyrrede baner og kraftige strålingspiger |
| Mellemste skive | Rig på tunge grundstoffer, stadig relativt travlt | Middel: potentielt mange planeter, men flere kosmiske risici |
| Ydre skive | Rolige omgivelser, færre supernovaer, lavere stjernedensitet | Høj: større chance for milliarder af år med stabile betingelser |
Vores solsystem befinder sig i den ydre skive, cirka 26.000 lysår fra centrum. Det nye studie antyder, at solen ikke havde denne relativt sikre placering fra begyndelsen, men først opnåede den takket være et unikt samspil af gravitationskræfter i forbindelse med den galaktiske bjælkes dannelse.
Sådan rekonstruerer astronomer en så gammel kosmisk historie
For lægfolk kan det virke som om forskerne drager vidtgående konklusioner ud fra meget begrænsede spor. Men scenariet bygger på en kombination af præcise målinger og matematiske modeller.
Gaia leverer yderst nøjagtige data om stjernernes positioner, hastigheder og lysstyrker. Med disse kan astronomer beregne stjernernes baner tilbage i tid under hensyntagen til Mælkevejens tyngdekraftsfelt. Samtidig viser computermodeller, hvordan en bjælke dannes, og hvilken indflydelse det har på de omgivende stjerner.
Ved at lægge disse to spor — målinger og simuleringer — oven på hinanden opstår et konsistent billede: en bølge af stjerner, herunder solen, der for milliarder af år siden blev trukket fra centrum og ud mod kanten.
Den, der undrer sig over, om Jorden er "tilfældigt" beboelig, får hermed et ekstra lag til historien. Ikke kun afstanden til solen spiller en rolle, men også hele solsystemets langvarige rejse gennem Mælkevejen. Små gravitationsskub på kosmisk skala har i sidste ende afgjort, om vores planet forblev i et dødbrændende inferno — eller havnede i en rolig galaktisk forstad, hvor livet fik en chance for at opstå og blomstre.
