S'il est trop proche d'un environnement abritant une vie complexe, une explosion de rayons gamma pourrait sonner le sort pour cette vie. Mais les GRB pourraient-ils être la raison pour laquelle nous n'avons pas encore trouvé de preuves d'autres civilisations dans le cosmos? Pour aider à répondre à la grande question «où est tout le monde?» les physiciens espagnols et israéliens ont réduit la période et les régions de l'espace dans lesquelles la vie complexe pourrait persister avec un faible risque d'extinction par un GRB.
Les GRB sont parmi les événements les plus cataclysmiques de l'Univers. Les astrophysiciens sont stupéfaits par leur intensité, dont certaines peuvent éclipser tout l'Univers pendant de brefs instants. Jusqu'à présent, ils sont restés des événements lointains incroyables. Mais dans un nouvel article, les physiciens ont évalué comment les GRB pouvaient limiter où et quand la vie pouvait persister et évoluer, potentiellement en vie intelligente.
Dans leur article, «Sur le rôle des GRB sur les extinctions de la vie dans l'univers», publié dans la revue Science, Le Dr Piran de l'Université hébraïque et le Dr Jimenez de l'Université de Barcelone examinent d'abord ce que l'on sait des sursauts gamma. La métallicité des étoiles et des galaxies dans leur ensemble est directement liée à la fréquence des GRB. La métallicité est l'abondance d'éléments au-delà de l'hydrogène et de l'hélium dans le contenu des étoiles ou des galaxies entières. Plus de métaux réduisent la fréquence des GRB. Les galaxies qui ont une faible teneur en métaux sont sujettes à une fréquence plus élevée de GRB. Les chercheurs, faisant référence à leurs travaux antérieurs, affirment que les données d’observation ont montré que les GRB ne sont généralement pas liés au taux de formation des étoiles d’une galaxie; la formation d'étoiles, y compris des étoiles massives, n'est pas le facteur le plus important pour l'augmentation de la fréquence des GRB.
Comme le destin l'aurait voulu, nous vivons dans une galaxie à haute teneur en métaux - la Voie lactée. Piran et Jimenez montrent que la fréquence des GRB dans la Voie lactée est plus faible sur la base des dernières données disponibles. Voilà la bonne nouvelle. Plus significatif est le placement d'un système solaire dans la Voie lactée ou dans n'importe quelle galaxie.
Le document indique qu'il y a 50% de chances mortel Les GRB se sont produits près de la Terre au cours des 500 derniers millions d'années. Si un système stellaire se trouve à moins de 13 000 années-lumière (4 kilo-parsecs) du centre galactique, les chances augmentent jusqu'à 95%. En effet, cela rend les régions les plus denses de toutes les galaxies trop sujettes aux GRB pour permettre à la vie complexe de persister.
La Terre se trouve à 8,3 kilo-parsecs (27 000 années-lumière) du centre galactique et les travaux des astrophysiciens concluent également que les chances d'un GRB mortel dans une période de 500 millions d'années ne descendent en dessous de 50% qu'au-delà de 10 kilo-parsecs ( 32 000 années-lumière). Les chances sur Terre n’ont donc pas été les plus favorables, mais bien évidemment suffisantes. Les systèmes stellaires plus éloignés du centre sont des endroits plus sûrs pour la vie de progresser et d'évoluer. Seules les régions périphériques à faible densité d'étoiles des grandes galaxies gardent la vie à l'abri des explosions de rayons gamma.
L'article continue en décrivant leur évaluation de l'effet des GRB à travers l'Univers. Ils affirment que seulement environ 10% des galaxies ont des environnements propices à la vie lorsque les événements GRB sont une préoccupation. Sur la base de travaux antérieurs et de nouvelles données, les galaxies (leurs étoiles) devaient atteindre une teneur en métallicité de 30% du Soleil, et les galaxies devaient avoir au moins 4 kilo-parsecs (13 000 années-lumière) de diamètre pour réduire le risque de GRB mortels. Une vie simple pourrait survivre à des GRB répétés. L'évolution vers des formes de vie supérieures serait à plusieurs reprises retardée par des extinctions massives.
Les travaux de Piran et Jimenez révèlent également une relation avec une constante cosmologique. Plus loin dans le temps, la métallicité dans les étoiles était plus faible. Ce n'est qu'après des générations de formation d'étoiles - des milliards d'années - que des éléments plus lourds se sont accumulés dans les galaxies. Ils concluent que la vie complexe comme sur Terre - des méduses aux humains - n'aurait pas pu se développer dans l'Univers primitif avant Z> 0,5, un décalage vers le rouge cosmologique égal à ~ 5 milliards d'années ou plus. L'analyse montre également qu'il y a 95% de chances que la Terre ait connu un GRB mortel au cours des 5 derniers milliards d'années.
La question de l'effet qu'un GRB à proximité pourrait avoir sur la vie est posée depuis des décennies. En 1974, le Dr Malvin Ruderman de l'Université Columbia a examiné les conséquences d'une supernova à proximité sur la couche d'ozone de la Terre et sur la vie terrestre. Son travail et ses travaux ultérieurs ont déterminé que les rayons cosmiques entraîneraient l'appauvrissement de la couche d'ozone, un doublement du rayonnement ultraviolet solaire atteignant la surface, le refroidissement du climat de la Terre et une augmentation des NOx et des pluies qui affectent les systèmes biologiques. Pas une jolie image. La perte de la couche d'ozone entraînerait un effet domino des changements atmosphériques et une exposition aux rayonnements conduisant à l'effondrement des écosystèmes. Un GRB est considéré comme la cause la plus probable de l'extinction massive à la fin de la période ordovicienne, il y a 450 millions d'années; il reste un débat considérable sur les causes de cet événement et de plusieurs autres événements d'extinction massive dans l'histoire de la Terre.
Le document se concentre sur ce qui est considéré comme longue GRB - lGRB - durée de plusieurs secondes contrairement àcourt GRB qui ne durent qu'une seconde ou moins. On pense que les GRB longs sont dus à l'effondrement d'étoiles massives comme celles observées dans les supernovas, tandis que les sGRB proviennent de la collision d'étoiles à neutrons ou de trous noirs. Il reste une incertitude quant aux causes, mais les GRB plus longs libèrent des quantités d'énergie beaucoup plus importantes et sont les plus dangereuses pour les écosystèmes abritant une vie complexe.
Le document réduit le temps et l'espace disponibles pour que la vie complexe se développe dans notre Univers. Au cours de l'âge de l'Univers, environ 14 milliards d'années, seuls les 5 derniers milliards d'années ont été propices à la création d'une vie complexe. De plus, seulement 10% des galaxies au cours des 5 derniers milliards d'années ont fourni de tels environnements. Et dans seulement des galaxies plus grandes, seules les zones périphériques ont fourni les distances de sécurité nécessaires pour éviter une exposition mortelle à un sursaut de rayons gamma.
Ce travail révèle à quel point notre système solaire s'intègre dans les conditions idéales pour permettre à une vie complexe de se développer. Nous nous trouvons à une assez bonne distance du centre galactique de la Voie lactée. L'âge de notre système solaire, à environ 4,6 milliards d'années, se situe dans la zone de sécurité de 5 milliards d'années dans le temps. Cependant, pour de nombreux autres systèmes stellaires, malgré le nombre actuellement considéré comme existant dans l'Univers - 100 milliards de milliards dans la Voie lactée, des milliers de milliards dans l'Univers - la simplicité est probablement un mode de vie dû aux GRB. Ce travail indique que la vie complexe, y compris la vie intelligente, est probablement moins courante lorsque l'on prend simplement en compte l'effet des sursauts gamma.
Références:
Sur le rôle des GRB dans l'extinction de la vie dans l'Univers, Tsvi Piran, Raul Jimenez, Science, novembre 2014, pré-imprimé
