類似銀河系的星系有無數個,是否意味著生命出現的機會是無限?

2020-12-05 遨遊世界科學

我們知道,銀河系在宇宙中並不起眼,但目前看來唯一特殊的是在銀河系的冰山一角內,存在著生命,這是無與倫比的。那麼在如此浩瀚的宇宙,類似銀河系的星系必然不在少數,那麼是否意味著在無數個類銀河系中,是否存在生命?

科學家推測,鑑於我們宇宙中星系的絕對數量(現代估計高達2萬億個),生命出現的機會肯定是無限的。也有理論認為,星系(如恆星)有可居住的區域,在那裡,恆星系統太靠近核心或太遠離星系旋臂,就不得不暴露在太多的輻射下,生命無法出現。

但某些類型的星系更有可能產生智慧生命嗎?不久前,科學家們認為,巨大的橢圓星系——比漩渦星系(如銀河系)要大得多——是一個更可能發現先進文明的地方。但根據阿肯色大學的最新研究,這些星系可能並不是以前人們認為的文明搖籃。

簡單地說,橢圓星系佔我們宇宙角落(處女座超級星系團)所有星系的10%到15%。它們之所以這樣命名是因為它們的橢球面輪廓,通常由非常古老和低質量恆星(M型紅矮星)組成。再加上恆星形成率低,這使得它們與漩渦星系相比更加黯淡。

橢圓星系:系外生命的可能場所

最大的星系通常是巨大的橢圓星系,其中包含超過一萬億顆恆星,直徑可達一百萬光年,是銀河系的10倍大。基於三個標準,一個研究小組在2015年的一項研究中提出,這些星系是尋找外星智慧(ETI)證據的最佳場所。

首先,銀河系中能夠容納行星的恆星總數。其次,還有生命所必需的化學元素,如碳、氧和鐵的可用性——這在存在較老恆星的地方更為可能。第三,超新星爆發的速度,釋放出強大的輻射,可以抑制附近行星上複雜生命的形成和演化。

研究小組利用斯隆數字天空調查獲得的超過15萬個附近星系的數據,建立了一個宇宙模型來評估某些類型星系的潛在可居住性。他們所確定的是,富含金屬的橢圓星系(但其恆星形成率只有銀河系的十分之一)可能擁有的可居住行星數量是銀河系的一萬倍。

正因為如此,他們在統計學概率上更有可能成為「文明的搖籃」。但根據阿肯色大學天體物理學退休教授兼講師丹尼爾·惠特米爾(DanielWhitmire)的說法,2015年的研究和由此產生的模型與被稱為平庸原則(aka)的統計規則相矛盾。

這一原則規定,作為相反證據的替代,一個物體或物體的某些屬性應被視為其類別的典型(而不是非典型)。正如惠特默在阿肯色大學的一份新聞聲明中所說:

「2015年的報紙在平庸原則上存在嚴重問題。換句話說,我們為什麼不發現自己生活在一個巨大的橢圓星系中呢?對我來說這是個危險信號。任何時候,當你發現自己是一個異類,即非典型,那麼這就是平庸原則的問題。」

根據哥白尼原理,地球和人類文明應被視為宇宙其他地方可居住行星和技術文明的典型,即位於核心和臂之間的螺旋星系中。但2015年的研究結果卻恰恰相反,大多數可居住行星將位於我們自己星系以外的一類星系中。

在最近發表在《皇家天文學會月刊》上的一篇論文中,惠特米爾提出了兩個原因,為什麼大型橢圓星系對ETIs來說可能不是一個好的選擇。在一個場景中,由於類星體活動和超新星的作用,橢圓星系經歷了大規模的星系絕育事件,而超新星發生在星系更小更緊密的時候。

另一方面,大橢圓星系普遍較高的金屬豐度可能會導致大橢圓星系中氣態行星的數量不成比例地增加,這意味著巖石行星更少。而且橢圓星系的演化與銀河系完全不同,這些星系經歷了一個早期的階段,在這個階段,有如此多的輻射,以至於它會完全地用輻射轟擊星系中任何可居住的行星,隨後恆星的形成率,以及任何新的行星,基本上變成了零。也就是說,沒有新恆星形成,所有舊恆星都會被輻照和消毒。

結論

這項研究與近年來進行的重新考慮行星可居住性問題的研究類似。科學家們建議將地球環境(及其生命形式)隨時間演變的過程考慮在內,而不是將當今的地球作為模板。雖然今天地球有一個相對溫暖且富含氧/氮的大氣,但當生命最初出現時,它其實是一個非常不同的地方。

雖然這項研究讓人懷疑巨型橢圓星系是尋找智慧生命的最佳場所,但它意味著尋找智慧文明的努力最好是針對我們自己的星系和類似的星系。根據SDSS的數據,螺旋星系更為常見,佔已知宇宙星系的77%。現在,如果我們能從統計學上找到更可能存在生命的證據,我們就可以更快地找到線索!

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