چرا راه شیری یکی از بهترین خانه های کیهانی برای حیات است

همه بخش‌های کیهان محله‌ای امن و خوشایند نیستند. بعضی نواحی، نمایشگاهی از آتش‌بازی ستاره‌های منفجرشونده و سیاه‌چاله‌های گرسنه‌اند؛ برخی دیگر حومه‌هایی سترون و کم‌مایه‌اند که ماده خام کافی برای ساختن جهان‌ها ندارند. کدام بخش‌های جهان واقعاً برای زندگی مناسب‌اند؟ همین پرسش، انگیزه بررسی تازه‌ای در میان جهان‌های مجازی شبیه‌سازی‌شده و شبیه به واقعیت بود.

پژوهشگران از مجموعه شبیه‌سازی «ایگل»، یعنی «تکامل و شکل‌گیری کهکشان‌ها و محیط‌های آن‌ها»، استفاده کردند تا نقشه‌هایی دقیق و پویا از صدها میلیون سال نوری بسازند. این کد، انبساط کیهان، گرانش، جریان گاز، تولد و مرگ ستارگان و دوره‌های تغذیه شدید سیاه‌چاله‌ها را دنبال می‌کند. می‌توان آن را مانند یک آزمایشگاه کیهانی تصور کرد که در آن هر فوران خطرناک و هر دوره آرام را می‌توان دوباره اجرا و شمارش کرد.

مناطق قابل سکونت در مقیاس‌های گوناگون وجود دارند. در نزدیکی یک ستاره، سیاره باید در نوار باریکی قرار گیرد که آب مایع بتواند پایدار بماند. اگر یک گام عقب‌تر برویم، خود کهکشان نیز حلقه‌ای قابل سکونت دارد: بیش از حد نزدیک به مرکز، تراکم رفت‌وآمد ستاره‌ای و سطح تابش بالا می‌رود؛ بیش از حد دور، عناصر سنگین کافی برای ساخت سیاره‌های سنگی وجود ندارد. پژوهشگران بررسی کردند که این شرایط متعادل و «درست به اندازه» در میان بسیاری از کهکشان‌های مصنوعی کجا با هم هم‌راستا می‌شوند.

عناصر سنگین که اخترشناسان آن‌ها را فلز می‌نامند، ضروری‌اند. این عناصر دانه‌های غبار را پدید می‌آورند؛ دانه‌هایی که به هم می‌چسبند و به سنگ‌ها و در نهایت به سیاره‌ها تبدیل می‌شوند. اما اینجا هم تعادل اهمیت دارد. فراوانی مناسب فلزات به شکل‌گیری جهان‌هایی شبیه زمین کمک می‌کند. اگر مقدار آن‌ها بیش از حد باشد، احتمال می‌رود سامانه میزبان غول‌های گازی مهاجر، معروف به مشتری‌های داغ، شود؛ اجرامی که می‌توانند جهان‌های کوچک‌تر را از میان بردارند.

منطقه قابل سکونت پیرامون یک ستاره «دقیقاً مناسب» است؛ نه بیش از حد داغ و نه بیش از حد سرد. 

فاجعه‌های کیهانی نیز اهمیت زیادی دارند. ستارگان پرجرم در انفجارهایی سهمگین می‌میرند و پیرامون خود را سترون می‌کنند. رویدادهای کمیاب‌تر، مانند فوران‌های پرتو گاما، می‌توانند بخش‌های گسترده‌ای از یک کهکشان را در معرض تابش شدید قرار دهند. عبورهای تصادفی ستاره‌ها از کنار هم نیز می‌تواند مدار سیاره‌ها را برهم بزند. در مرکز بسیاری از کهکشان‌ها هم سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم کمین کرده‌اند که هنگام فعال شدن، اطراف خود را با تابشی مرگبار می‌پوشانند. این گروه پژوهشی همه این خطرها را مدل‌سازی کرد تا برآورد کند شرایط سازگار با حیات کجا می‌تواند به اندازه کافی دوام بیاورد.

جست‌وجو در شبیه‌سازی‌ها برای یافتن نواحی دارای ترکیب شیمیایی مناسب، محیط‌های آرام و مدارهای ستاره‌ای پایدار، نتیجه‌ای دلگرم‌کننده به همراه داشت: کهکشان راه شیری در میان مکان‌های بهتر برای میزبانی از حیات قرار می‌گیرد. خورشید ما در نوعی حاشیه کهکشانی جای دارد که از کانون خطرهای کهکشانی دور می‌ماند و هم‌زمان از ذخیره‌ای کافی از فلزات برای ساخت سیاره‌های سنگی بهره می‌برد.

این نتیجه از پیش قطعی نبود. جهان‌های مجازی می‌توانستند به‌راحتی به دوره‌های قدیمی‌تر و چگال‌تر یا کهکشان‌های کوچک و کارآمد امتیاز بیشتری بدهند. اما خروجی شبیه‌سازی‌ها تصویری ساده را نشان می‌دهد: کهکشان‌های متوسط تا بزرگ و تکامل‌یافته‌ای مانند کهکشان ما، جوانی پرآشوب خود را پشت سر گذاشته‌اند و اکنون زیستگاه‌هایی گسترده و بادوام برای جهان‌های بالقوه قابل سکونت فراهم می‌کنند.

اما باقی کیهان چطور؟ کهکشان‌های کوچک‌تر، که شمارشان بسیار بیشتر است، معمولاً نسبت به اندازه خود پرهیاهوتر و شلوغ‌ترند. آن‌ها برخوردهای نزدیک و رویدادهای پرانرژی بیشتری به ازای هر ستاره تجربه می‌کنند و در نتیجه، به طور میانگین، محیط‌هایی کم‌گذشت‌تر برای شکل‌گیری و پایداری حیات هستند. شبیه‌سازی‌ها همچنین نشان می‌دهند که جهان به‌تدریج در حال از دست دادن بهترین زمین‌های کیهانی برای حیات است، زیرا رویدادهای فاجعه‌بار آرام‌آرام از روند شکل‌گیری سیاره‌های جدید پیشی می‌گیرند.

اعداد، این دلگرمی را ملموس‌تر می‌کنند. در راه شیری امروز، فاجعه‌هایی آن‌قدر شدید که بتوانند حیات پیچیده را نابود کنند، نادرند: در بازه‌ای یک میلیارد ساله، کمتر از یک ستاره از هر هزار ستاره احتمال دارد با رویدادی افراطی و پایان‌دهنده به حیات روبه‌رو شود. این وضعیت، کهکشان را در رژیمی بلندمدت و مناسب برای سکونت قرار می‌دهد؛ محیطی به اندازه کافی آرام که زیست‌کره‌های پیچیده فرصت رشد و تکامل داشته باشند.

برای کسانی که به دنبال حیات فرازمینی‌اند، پیام این پژوهش کاربردی است. هدف گرفتن ستارگان شبیه خورشید در قرص بیرونی و آرام‌تر کهکشان‌هایی مشابه راه شیری، احتمال یافتن جهان‌های سنگی پایدار با ترکیب شیمیایی مناسب را افزایش می‌دهد. هرچند این شبیه‌سازی‌ها نمی‌توانند ثابت کنند که حیات در جایی دیگر وجود دارد، اما نشان می‌دهند کدام نواحی شرایطی مهربان‌تر دارند؛ نوعی نقشه املاک کیهانی با ترجیحاتی روشن.

پس دفعه بعد که به نوار مه‌آلود راه شیری در آسمان نگاه کردید، به یاد داشته باشید: نشانی کهکشانی ما فقط زیبا نیست. شاید یکی از محله‌های بهتر جهان برای پا گرفتن حیات باشد؛ جایی که زندگی می‌تواند آن‌قدر دوام بیاورد تا داستانی برای گفتن داشته باشد.