Warum die Erde der sicherste Ort in unserer Galaxie ist

Unser Sonnensystem befindet sich in einer Region des Universums, in der biologisches Leben selten von zerstörerischer Strahlung bedroht wird. Zu diesem Ergebnis kommt ein Team von Astrophysiker:innen, wie in einer im britischen Wissenschaftsmagazin Monthly Notices of the Royal Astronomical Society veröffentlichten Studie zu lesen ist.

Die untersuchten Daten zeigen, dass die Milchstraße ihre unruhigste Phase der Sternentstehung hinter sich gelassen hat. Galaxien dieser Größenordnung und in diesem Entwicklungsstadium bieten die stabilsten Voraussetzungen, um Planeten vor energiereicher Strahlung zu bewahren.

EAGLE-Projekt: Wie Supercomputer die Geschichte unseres Sonnensystems entschlüsseln

Für die Analyse griffen die Wissenschaftler:innen auf das Eagle-Projekt zurück, das an der University of Durham im nordenglischen Durham beheimatet ist. Die Simulation kalkuliert die Ausdehnung des Raums, die Wirkung der Gravitation sowie das Verhalten von Gas, Sternen und Schwarzen Löchern.

Auf diese Weise entsteht ein mathematisches Modell, das die galaktische Evolution über Hunderte Millionen Lichtjahre nachzeichnet. Die Untersuchung beschränkt sich dabei nicht auf den bekannten Sicherheitsabstand eines Planeten zu seinem Heimatstern, der flüssiges Wasser ermöglicht. Die Analyse zielt auf das übergeordnete System: die galaktische habitable Zone.

Milchstraße: Die Parameter der sicheren Zone

Ein Sternensystem in dieser Zone darf dem dichten galaktischen Zentrum nicht zu nahe kommen, aber auch nicht zu weit außen am Rand kreisen. Am Rand fehlen die schweren Elemente, die in der Astronomie als Metalle bezeichnet werden und erst im Inneren früherer Sterne entstehen. Ohne diese Grundstoffe können sich keine festen Gesteinskrusten oder Ozeane bilden.

Ein Übermaß an diesen Elementen birgt jedoch andere Gefahren für entstehendes Leben. Astronomische Beobachtungen zeigen, dass in chemisch zu stark angereicherten Umgebungen bevorzugt riesige Gasplaneten entstehen. Diese Himmelskörper wandern im Laufe der Zeit nach innen, wirken wie ein Schneepflug auf benachbarte Gesteinswelten und stürzen sie ins Zentralgestirn.

Kosmische Katastrophen: Warum Supernovae uns bisher nicht trafen

Die Modellierung sucht folglich nach Regionen, die eine ausgeglichene chemische Balance aufweisen. Zusätzlich berechnete das System fünf astrophysikalische Gefahrenquellen.

Dabei unterscheidet das Modell zwischen Ereignissen, die vorhandenes Leben auslöschen, aber eine spätere Erholung zulassen, und dauerhafter Zerstörung. Bei letzterer reißt die Strahlung dem Planeten die Atmosphäre weg oder verdampft die Meere vollständig.

Im frühen Universum bildeten Kernkollaps-Supernovae die größte Gefahr, also das explosive Ende sehr massereicher Sterne. Hinzu kommen Typ-Ia-Supernovae detonierender Weißer Zwerge sowie gebündelte Gammablitze, die noch über Hunderte Lichtjahre hinweg die Ozonschichten von Planeten zersetzen können.

Schwarze Löcher und Quasare zerstören Atmosphären

Eine weitere Bedrohung geht von aktiven Galaxienkernen aus, in denen supermassive Schwarze Löcher große Mengen an Materie anziehen. Diese Quasare strahlen intensive Röntgen- und UV-Wellen ab. Über Jahrmillionen hinweg heizt diese Energie planetare Atmosphären so stark auf, dass die Gase ins All entweichen und unbewohnbare Gesteinsbrocken zurückbleiben.

In den vergangenen fünf Milliarden Jahren hat sich laut der Simulation jedoch ein mechanischer Prozess an die Spitze geschoben. Wenn sich Sterne in dichteren Gebieten zu nahe kommen, wirkt ihre Anziehungskraft wie ein Hebel auf umliegende Planetensysteme. Solche gravitativen Störungen verzerren stabile Umlaufbahnen oder katapultieren erdähnliche Welten als heimatlose Körper in den interstellaren Raum.

Limitierungen: Modelle liefern keinen Beweis für Aliens

Trotz der hohen Rechenleistung verweisen die Forscher:innen auf die Grenzen ihrer Simulation. Die räumliche Auflösung reicht nicht aus, um kleinere galaktische Strukturen wie lokale Sternhaufen detailliert zu erfassen.

Zudem basieren alle Annahmen über lebensfreundliche Bedingungen auf den Parametern der Erde. Einen Beweis dafür, dass sich unter diesen Voraussetzungen tatsächlich biologische Organismen bilden, liefert das System naturgemäß nicht. Außerdem werden natürlich bislang unbekannte Mechanismen der Lebensentstehung nicht berücksichtigt.

Die Ergebnisse verdeutlichen dennoch die statistische Begünstigung unseres Standorts. Während junge Galaxien mit hoher Sternentstehungsrate lebensfeindliche Umgebungen darstellen, bietet der Rand der Milchstraße verlässliche Verhältnisse.