Buna Samanyolu gizemi deyin.
Uzun zaman önce Dünya'yı kapsayan bir çarpışmanın kanıtı, Dünya ve Ay'da biriken spesifik radyoaktif izotoplar şeklinde mevcuttu. Ancak şüpheciler vardı.
Ancak şimdi araştırmacılar, güneşin Samanyolu boyunca izlediği yolu, 2 ila 3 milyon yıl önce yoğun bir yıldızlararası bulutun çarpışmasına kadar takip ettiler. Olay o kadar şiddetliydi ki, güneşin güneş sistemi etrafındaki koruyucu balonunu çökertmiş ve muhtemelen Dünya'daki yaşamı bile etkilemiş gibi görünüyor.
Boston Üniversitesi astronomi profesörü ve BU'nun SHIELD NASA DRIVE Merkezi direktörü Merav Opher, keşfi Radcliffe İleri Araştırma Enstitüsü'nde 2021-22 bursu sırasında yürütülen ve yakın zamanda Nature Astronomy'de yayınlanan çalışmada gerçekleştirdi.
Projesi, Dünya'nın heliosfer dışındaki yıldızlararası ortamla, yani güneşin manyetik alanı ve güneş rüzgarı tarafından oluşturulan güneş sistemi etrafındaki koruyucu kabarcıkla temasa geçip geçmediğini araştırdı.
Her ne kadar Dünya genellikle sabit bir yıldızın etrafında dönen bir gezegen olarak düşünülse de, Güneş sürekli hareket halindedir. Aslında galakside saatte yaklaşık 56.000 mil hızla seyahat ederek gezegenleri, asteroitleri, kuyruklu yıldızları ve güneş sisteminin diğer cisimlerini beraberinde getirir.
Araştırmacılar, bu yolculuklar sırasında 2 ila 3 milyon yıl önce ve yaklaşık 7 milyon yıl önce bir çarpışmanın meydana gelmiş olabileceğine inanıyor. Kanıtlar, iki radyoaktif izotopun birikmesinde gözle görülür zirveler şeklinde mevcuttur: demir 60 ve plütonyum 244. Her ikisi de çok nadirdir ve büyük yıldızların süpernovada patlamasıyla oluşur. Bu izotopların yıldızlararası ortamda daha bol olduğu düşünülüyor.
Opher, “Okyanusun derinliklerinde, ayda, Antarktika'daki buzda her yerde var” dedi. “Bu makaleler küresel bir olguyu tanımlıyor. Bir şey oldu. Ve demir 60 Dünya'da üretilmiyor. Bu yüzden bir şekilde bu demirin (60) toza sıkışıp kaldığını ve bir şekilde 2 ila 3 milyon yıl önce bize daha fazla tozun geldiğini biliyordum.
Ancak yıldızlararası ortamın (ISM) birikim ani artışlarının kaynağı olması için alışılmadık bir şey olmuş olmalı çünkü bugün ISM Dünya'nın yakınında hiçbir yerde değil. Heliosferin yıldızlararası ortamın başladığı dış sınırı, dış gezegenlerin yörüngelerinin çok ötesinde, 11 milyar mil uzaktadır.
Opher, potansiyel Dünya-ISM bağlantısını keşfetmeye, güneşin galaktik mahallesi, yani 65 ışıkyılı uzaklıktaki “yakındaki” uzay hakkındaki araştırmaları gözden geçirerek başladı.
Başlangıçta çoğunlukla boş alan buldu. Ancak güneşin kendi hareketini hesaba kattığında, güneş sisteminin yaklaşık 1 milyon yıl sonra yıldızlararası mahallesinden çıktığını fark etti.
Ve Güneş'in ve gezegenlerinin izlemiş olabileceği yolun aşağısına bakarken bakışları, 2 ila 3 milyon yıl uzaklıktaki Soğuk Bulutların Yerel Şeridi adı verilen, yıldızlararası toz ve hidrojen atomlarından oluşan bir dizi yoğun buluta takıldı. güneş uçuyor.
Opher, “Çok heyecanlandım” dedi. “Bu, heliosferi çökertecek ve ardından Dünya yıldızlararası ortamda olacak, daha fazla toz toplayacak ve bu, demir 60'ta gördüğüm bu zirveyi açıklayabilir.”
Opher, Bilim'ın Teori ve Hesaplama Enstitüsü'nü yöneten Frank B. Baird Jr. Bilim Profesörü Avi Loeb ile temasa geçti ve burada Opher 2017'den 2018'e kadar ücretli bir yıl geçirdi. İkili, her ikisinin hareketini incelemek için bilgisayar modellerini kullandı. Güneş sistemi ve yıldızlararası toz bulutları da hareket halindedir.
Güneşin yolunu, şeridin toplam kütlesinin yarısından fazlasını tutan Soğuk Bulutların Yerel Vaşak'ı olarak adlandırılan şeritteki en yoğun bulutla olası bir çarpışmaya kadar takip ettiler.
Loeb, “Astrofiziğin Dünya üzerindeki etkisini sık sık tartışmıyoruz çünkü astronomik zaman çizelgeleri çok uzun ve insan türü Dünya'da sadece birkaç milyon yıl önce ortaya çıktı” dedi. “Fakat birkaç milyon yıl önce çok yoğun bir bulutun içinden geçme potansiyeli vardı. Biyolojik etkilerini çözemedik, ancak heliosferi Dünya'nın güneş etrafındaki yörüngesine kadar daraltırsanız artık korunmayacağımız açıktır. Bunun Dünya'daki yaşam için önemli etkileri olabilir.”
Onay için Webb ve Hubble teleskoplarını yöneten Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nde gökbilimci olan Joshua Peek'e başvurdular. Yerel Soğuk Bulutlar Şeridi üzerine araştırma yayınlayan Peek, onların çalışmalarına şüpheli bir gözle baktı.
İlgili cisimlerin göreceli hareketleri karmaşıktı, bunları anlamak için gereken istatistikler ilerledi ve Dünya'da izotop birikimlerinin meydana geldiği sırada güneşin Vaşak bulutundan geçme ihtimalinin yok denecek kadar az olduğunu düşündü.
Peek, “Bu, üzerinde çalışılması oldukça karmaşık bir şey” dedi. “Ben de 'Buna dikkat etmeyeceğim' diye düşündüm. Bu çılgınca bir saçmalık.'”
Ama Opher pes etmedi. Pandemi döneminde Kaliforniya'ya yaptığı bir gezide Peek'in zamanın kısıtlı olduğunu anlayana kadar defalarca iletişime geçti. Kovid testi pozitif çıkmıştı ve kendini iyi hissetmesine rağmen evinden ve oradaki günlük taleplerden uzakta, kendi kendine karantinadaydı.
Bu yüzden Peek, Opher'ın fikrine daha yakından bakmaya karar verdi. Ve ne kadar çok bakarsa, o kadar inandırıcı hale geldi.
Peek düşüncesini “Çok kolay olacak” diye açıkladı. “Bir gün içinde hızlı bir analiz yapıp bunun imkansız olduğunu kanıtlayacağım ve böylece hepimiz hayatlarımıza devam edebiliriz. Ancak çok hızlı bir analizden sonra bunun gerçekten mümkün olduğunu düşündüm. Şaşkına dönmüştüm. Cevap yazdım ve şöyle dedim: 'Yanlış olduğunu kanıtladığımı sanıyordum ama haklı olduğunu kanıtladığım ortaya çıktı.'”
Peek ve Opher, güneş sisteminin ötesindeki yıldızlararası uzayın oldukça heterojen olduğunu söyledi.
Heliosferin hemen dışı gibi bazı yerlerde, neredeyse bir boşluktur ve santimetreküp başına ortalama yalnızca 0,1 parçacık içerir. Buna karşılık, Dünya'ya yakın olan heliosferin içinde, santimetreküp başına 3 ila 10 arasında, 30 ila 100 kat daha yoğun parçacıklar vardır. Peek'in önceki araştırmasına göre, soğuk bir bulutun içinde parçacık yoğunluğu santimetreküp başına 3.000 parçacığa ulaşabilir.
Opher, bu kadar yoğun bir bulutla çarpışmanın heliosferi yaklaşık 0,2 astronomik birime, yani Dünya ile güneş arasındaki mesafenin beşte birine kadar çökerteceğini söyledi. Bu, güneş sistemi buluttan geçerken Dünya'yı güneşin koruyucu etkisinin dışında bırakacaktır.
Heliosferden ISM'ye geçen tek araç olan Voyager 1 ve 2'nin son ölçümleri, Dünya'nın galaktik kozmik radyasyonda muhtemelen bir artış yaşayacağını gösterdi.
Aynı zamanda atmosfer boyunca bir miktar yıldızlararası toz, ancak esas olarak hidrojen atomları olmak üzere bir parçacık yağmuru da yaşanmış olacaktı.
Parçacıklar muhtemelen Dünya atmosferinin kimyasını değiştirmiş, muhtemelen bulut oluşumunu etkilemiş, orta atmosferdeki ozonu tüketmiş ve iklimi soğutmuş olabilir.
Her ne kadar çalışmalarının kapsamı dışında olsa da üç yazar, Dünya üzerindeki yaşam üzerindeki etkinin önemli olabileceğini söyledi ve daha fazla araştırma yapılmasını önerdi.
Loeb, “Çalışmamız bu soruyla ilgili daha fazla çalışmayı tetiklemeli” dedi. “Dünyadaki yaşam üzerinde potansiyel etkiye sahip olan kozmik mahallemize dikkat çekiyor. Genellikle ona sadece bakıp keyif alma eğilimindeyiz ama aslında yıldızlararası uzayda ilerliyoruz ve yol boyunca riskler olabilir.”
Opher'ın çalışması NASA DRIVE programı tarafından destekleniyor.
Uzun zaman önce Dünya'yı kapsayan bir çarpışmanın kanıtı, Dünya ve Ay'da biriken spesifik radyoaktif izotoplar şeklinde mevcuttu. Ancak şüpheciler vardı.
Ancak şimdi araştırmacılar, güneşin Samanyolu boyunca izlediği yolu, 2 ila 3 milyon yıl önce yoğun bir yıldızlararası bulutun çarpışmasına kadar takip ettiler. Olay o kadar şiddetliydi ki, güneşin güneş sistemi etrafındaki koruyucu balonunu çökertmiş ve muhtemelen Dünya'daki yaşamı bile etkilemiş gibi görünüyor.
Boston Üniversitesi astronomi profesörü ve BU'nun SHIELD NASA DRIVE Merkezi direktörü Merav Opher, keşfi Radcliffe İleri Araştırma Enstitüsü'nde 2021-22 bursu sırasında yürütülen ve yakın zamanda Nature Astronomy'de yayınlanan çalışmada gerçekleştirdi.
Projesi, Dünya'nın heliosfer dışındaki yıldızlararası ortamla, yani güneşin manyetik alanı ve güneş rüzgarı tarafından oluşturulan güneş sistemi etrafındaki koruyucu kabarcıkla temasa geçip geçmediğini araştırdı.
Her ne kadar Dünya genellikle sabit bir yıldızın etrafında dönen bir gezegen olarak düşünülse de, Güneş sürekli hareket halindedir. Aslında galakside saatte yaklaşık 56.000 mil hızla seyahat ederek gezegenleri, asteroitleri, kuyruklu yıldızları ve güneş sisteminin diğer cisimlerini beraberinde getirir.
Araştırmacılar, bu yolculuklar sırasında 2 ila 3 milyon yıl önce ve yaklaşık 7 milyon yıl önce bir çarpışmanın meydana gelmiş olabileceğine inanıyor. Kanıtlar, iki radyoaktif izotopun birikmesinde gözle görülür zirveler şeklinde mevcuttur: demir 60 ve plütonyum 244. Her ikisi de çok nadirdir ve büyük yıldızların süpernovada patlamasıyla oluşur. Bu izotopların yıldızlararası ortamda daha bol olduğu düşünülüyor.
Opher, “Okyanusun derinliklerinde, ayda, Antarktika'daki buzda her yerde var” dedi. “Bu makaleler küresel bir olguyu tanımlıyor. Bir şey oldu. Ve demir 60 Dünya'da üretilmiyor. Bu yüzden bir şekilde bu demirin (60) toza sıkışıp kaldığını ve bir şekilde 2 ila 3 milyon yıl önce bize daha fazla tozun geldiğini biliyordum.
Ancak yıldızlararası ortamın (ISM) birikim ani artışlarının kaynağı olması için alışılmadık bir şey olmuş olmalı çünkü bugün ISM Dünya'nın yakınında hiçbir yerde değil. Heliosferin yıldızlararası ortamın başladığı dış sınırı, dış gezegenlerin yörüngelerinin çok ötesinde, 11 milyar mil uzaktadır.
Opher, potansiyel Dünya-ISM bağlantısını keşfetmeye, güneşin galaktik mahallesi, yani 65 ışıkyılı uzaklıktaki “yakındaki” uzay hakkındaki araştırmaları gözden geçirerek başladı.
Başlangıçta çoğunlukla boş alan buldu. Ancak güneşin kendi hareketini hesaba kattığında, güneş sisteminin yaklaşık 1 milyon yıl sonra yıldızlararası mahallesinden çıktığını fark etti.
Ve Güneş'in ve gezegenlerinin izlemiş olabileceği yolun aşağısına bakarken bakışları, 2 ila 3 milyon yıl uzaklıktaki Soğuk Bulutların Yerel Şeridi adı verilen, yıldızlararası toz ve hidrojen atomlarından oluşan bir dizi yoğun buluta takıldı. güneş uçuyor.
Opher, “Çok heyecanlandım” dedi. “Bu, heliosferi çökertecek ve ardından Dünya yıldızlararası ortamda olacak, daha fazla toz toplayacak ve bu, demir 60'ta gördüğüm bu zirveyi açıklayabilir.”
Opher, Bilim'ın Teori ve Hesaplama Enstitüsü'nü yöneten Frank B. Baird Jr. Bilim Profesörü Avi Loeb ile temasa geçti ve burada Opher 2017'den 2018'e kadar ücretli bir yıl geçirdi. İkili, her ikisinin hareketini incelemek için bilgisayar modellerini kullandı. Güneş sistemi ve yıldızlararası toz bulutları da hareket halindedir.
Güneşin yolunu, şeridin toplam kütlesinin yarısından fazlasını tutan Soğuk Bulutların Yerel Vaşak'ı olarak adlandırılan şeritteki en yoğun bulutla olası bir çarpışmaya kadar takip ettiler.
Loeb, “Astrofiziğin Dünya üzerindeki etkisini sık sık tartışmıyoruz çünkü astronomik zaman çizelgeleri çok uzun ve insan türü Dünya'da sadece birkaç milyon yıl önce ortaya çıktı” dedi. “Fakat birkaç milyon yıl önce çok yoğun bir bulutun içinden geçme potansiyeli vardı. Biyolojik etkilerini çözemedik, ancak heliosferi Dünya'nın güneş etrafındaki yörüngesine kadar daraltırsanız artık korunmayacağımız açıktır. Bunun Dünya'daki yaşam için önemli etkileri olabilir.”
Onay için Webb ve Hubble teleskoplarını yöneten Uzay Teleskobu Bilim Enstitüsü'nde gökbilimci olan Joshua Peek'e başvurdular. Yerel Soğuk Bulutlar Şeridi üzerine araştırma yayınlayan Peek, onların çalışmalarına şüpheli bir gözle baktı.
İlgili cisimlerin göreceli hareketleri karmaşıktı, bunları anlamak için gereken istatistikler ilerledi ve Dünya'da izotop birikimlerinin meydana geldiği sırada güneşin Vaşak bulutundan geçme ihtimalinin yok denecek kadar az olduğunu düşündü.
Peek, “Bu, üzerinde çalışılması oldukça karmaşık bir şey” dedi. “Ben de 'Buna dikkat etmeyeceğim' diye düşündüm. Bu çılgınca bir saçmalık.'”
Ama Opher pes etmedi. Pandemi döneminde Kaliforniya'ya yaptığı bir gezide Peek'in zamanın kısıtlı olduğunu anlayana kadar defalarca iletişime geçti. Kovid testi pozitif çıkmıştı ve kendini iyi hissetmesine rağmen evinden ve oradaki günlük taleplerden uzakta, kendi kendine karantinadaydı.
Bu yüzden Peek, Opher'ın fikrine daha yakından bakmaya karar verdi. Ve ne kadar çok bakarsa, o kadar inandırıcı hale geldi.
Peek düşüncesini “Çok kolay olacak” diye açıkladı. “Bir gün içinde hızlı bir analiz yapıp bunun imkansız olduğunu kanıtlayacağım ve böylece hepimiz hayatlarımıza devam edebiliriz. Ancak çok hızlı bir analizden sonra bunun gerçekten mümkün olduğunu düşündüm. Şaşkına dönmüştüm. Cevap yazdım ve şöyle dedim: 'Yanlış olduğunu kanıtladığımı sanıyordum ama haklı olduğunu kanıtladığım ortaya çıktı.'”
Peek ve Opher, güneş sisteminin ötesindeki yıldızlararası uzayın oldukça heterojen olduğunu söyledi.
Heliosferin hemen dışı gibi bazı yerlerde, neredeyse bir boşluktur ve santimetreküp başına ortalama yalnızca 0,1 parçacık içerir. Buna karşılık, Dünya'ya yakın olan heliosferin içinde, santimetreküp başına 3 ila 10 arasında, 30 ila 100 kat daha yoğun parçacıklar vardır. Peek'in önceki araştırmasına göre, soğuk bir bulutun içinde parçacık yoğunluğu santimetreküp başına 3.000 parçacığa ulaşabilir.
Opher, bu kadar yoğun bir bulutla çarpışmanın heliosferi yaklaşık 0,2 astronomik birime, yani Dünya ile güneş arasındaki mesafenin beşte birine kadar çökerteceğini söyledi. Bu, güneş sistemi buluttan geçerken Dünya'yı güneşin koruyucu etkisinin dışında bırakacaktır.
Heliosferden ISM'ye geçen tek araç olan Voyager 1 ve 2'nin son ölçümleri, Dünya'nın galaktik kozmik radyasyonda muhtemelen bir artış yaşayacağını gösterdi.
Aynı zamanda atmosfer boyunca bir miktar yıldızlararası toz, ancak esas olarak hidrojen atomları olmak üzere bir parçacık yağmuru da yaşanmış olacaktı.
Parçacıklar muhtemelen Dünya atmosferinin kimyasını değiştirmiş, muhtemelen bulut oluşumunu etkilemiş, orta atmosferdeki ozonu tüketmiş ve iklimi soğutmuş olabilir.
Her ne kadar çalışmalarının kapsamı dışında olsa da üç yazar, Dünya üzerindeki yaşam üzerindeki etkinin önemli olabileceğini söyledi ve daha fazla araştırma yapılmasını önerdi.
Loeb, “Çalışmamız bu soruyla ilgili daha fazla çalışmayı tetiklemeli” dedi. “Dünyadaki yaşam üzerinde potansiyel etkiye sahip olan kozmik mahallemize dikkat çekiyor. Genellikle ona sadece bakıp keyif alma eğilimindeyiz ama aslında yıldızlararası uzayda ilerliyoruz ve yol boyunca riskler olabilir.”
Opher'ın çalışması NASA DRIVE programı tarafından destekleniyor.