חורים שחורים עשויים לתרום לשגשוג חיים בכוכבי לכת סמוכים

מחקר חדש חושף כי קרינה מליבות גלקטיות פעילות יכולה לחזק את שכבת האוזון המגוננת באטמוספירות עשירות בחמצן ולהגן על חיים מפני הכחדה

ייתכן שחורים שחורים אינם הרסניים לחיים כפי שסברנו עד כה. מחקר חדש ומפתיע מגלה כי הקרינה העוצמתית מליבות גלקטיות פעילות (AGN) – חורים שחורים על-מסיביים הנמצאים בשלב אנרגטי במיוחד – עשויה דווקא לסייע בהגנה על חיים בכוכבי לכת סמוכים.

הקרינה הזו יוצרת תגובת שרשרת שמובילה להיווצרות אוזון באטמוספירות עשירות בחמצן, ובכך מספקת הגנה מפני קרינה מזיקה ומייצרת לולאת משוב שהופכת את החיים לעמידים יותר. הפרויקט נוצר הודות למפגש מקרי על ספינת תענוגות, סימולציות מתקדמות ושיתוף פעולה בין אסטרופיזיקאים מדארטמות' קולג' ואוניברסיטת אקסטר.

חורים שחורים וקרינה גלקטית בלב רוב הגלקסיות הגדולות, כולל שביל החלב שלנו, נמצא חור שחור על-מסיבי. גז בין-כוכבי שנמשך אל תוך מסלולו של חור שחור מפעיל אותו כגרעין גלקטי פעיל (AGN), ששולח קרינה באנרגיה גבוהה ברחבי הגלקסיה.

זו אינו סביבה שאנו מצפים בה לחיים, אך המחקר החדש והמפתיע שפורסם בכתב העת Astrophysical Journal, מגלה כי לקרינת ה-AGN יכולות להיות דווקא השפעות חיוביות מפתיעות. במקום להוביל להכחדת המינים, היא עשויה לתרום להצלחתם.

סימולציות של השפעות על החיים המחקר הוא אולי הראשון שמודד באופן קונקרטי, באמצעות סימולציות ממוחשבות, כיצד קרינת UV מליבת גלקסיה פעילה יכולה לשנות אטמוספירה של כוכב לכת באופן התומך או פוגע בחיים. בדומה למחקרים שבחנו את השפעות הקרינה הסולארית, החוקרים מצאו שהתועלת או הנזק תלויים במרחקו של כוכב הלכת ממקור הקרינה והאם החיים כבר התבססו בו.

"ברגע שהחיים כבר קיימים ויצרו חמצן באטמוספירה, הקרינה הופכת פחות הרסנית ואפילו עשויה להועיל", אומר קנדל סיפי, המחבר הראשי של המחקר. "אחרי שחוצים את הסף הזה, כוכב הלכת הופך עמיד יותר לקרינת UV ומוגן יותר מפני אירועים שעלולים לגרום להכחדה."

כיצד אור UV מגביר אוזון? החוקרים סימלו את השפעות קרינת ה-AGN לא רק על כדור הארץ, אלא גם על כוכבי לכת דמויי ארץ עם הרכבים אטמוספריים שונים. כשהחמצן כבר היה קיים, הקרינה הפעילה תגובות כימיות שהובילו להתעבות שכבת האוזון המגינה של כוכב הלכת. ככל שהאטמוספירה עשירה יותר בחמצן, ההשפעה חיובית יותר.

קרינה באנרגיה גבוהה מפרקת מולקולות חמצן לאטומים בודדים, שמתאחדים מחדש ליצירת אוזון (O3). כשהאוזון מצטבר באטמוספירה העליונה, הוא מחזיר את הקרינה המסוכנת אל החלל. תהליך דומה התרחש בכדור הארץ לפני כשני מיליארד שנים, בזכות החיידקים הראשונים שפלטו חמצן.

רמזים מההיסטוריה של כדור הארץ קרינת השמש עזרה לחיים הקדומים בכדור הארץ ליצור חמצן ואוזון באטמוספירה. לפי היפותזת גאיה, משובי אוזון אלה אפשרו לחיים מורכבים להתפתח.

"אם חיים מסוגלים לחמצן במהירות את האטמוספירה, האוזון יכול לווסת את התנאים שדרושים לצמיחת חיים", אומר ג'ייק איגר-נאש, ממחברי המחקר.

מה היה קורה אילו כדור הארץ היה קרוב יותר לחור שחור? כדור הארץ רחוק מדי מהחור השחור במרכז שביל החלב, סגיטריוס A*, אך החוקרים בדקו מה היה קורה אילו כדור הארץ היה קרוב הרבה יותר. באטמוספירה ללא חמצן, כמו בתקופת הארכאיקון, החיים היו כמעט בלתי אפשריים. אך ברמות החמצן הנוכחיות, שכבת האוזון הייתה מתחזקת תוך ימים ספורים, ומגנה על החיים.

בגלקסיות עתיקות וצפופות יותר, כמו NGC 1277, הקרינה הייתה קטלנית. אך בגלקסיות מסיביות ומרווחות כמו M87 או שביל החלב, השפעות ה-AGN מתונות יותר.

שיתוף פעולה אקראי בספינה Queen Mary 2 סיפי החל לחקור חורים שחורים במעבדתו של פרופ' ראיין היקוקס בדארטמות', ומאוחר יותר פגש פרופ' נתן מיין מאקסטר במהלך שיט באנגליה. מיין השתמש בתוכנה בשם PALEO, והם הבינו יחד שאפשר ליישמה גם לקרינת AGN חזקה.

גילוי לולאת המשוב "המשוב שהתגלה באטמוספירה מחומצנת היה בלתי צפוי לחלוטין", מציין היקוקס. ללא המפגש האקראי, המחקר לא היה מתקיים.

"זה סוג התובנות שניתן לקבל רק משילוב בין מומחים מתחומים שונים," הוא מוסיף.

למאמר המדעי

עוד בנושא באתר הידען:

• מדוע באטמוספירות ענקים אדומים מסוימים יש יותר פחמן מחמצן
• נמצאו במפתיע אדים של מתכות כבדות בשביט בוריסוב שהגיע מחוץ למערכת השמש
• בראשית היה סבון