O evoluciji života na O evoluciji života na ekstrasolarnim planetama: ekstrasolarnim planetama:

fazni prelaz i GRBs kao fazni prelaz i GRBs kao globalni mehanizmi globalni mehanizmi

regulacije regulacije

Branislav VukotićBranislav Vukotić

Astronomska Opservatorija BeogradAstronomska Opservatorija Beograd

www.aob.bg.ac.yuwww.aob.bg.ac.yu

Astrobiologija i Astrobiologija i ksenobiologijaksenobiologija

(astronomija, biologija, geologija i (astronomija, biologija, geologija i filozofija)filozofija) What is What is lifelife? ?

How did life arise on How did life arise on EarthEarth? ? What kind of What kind of environmentsenvironments can life can life

tolerate? tolerate? How can we determine if life exists on other How can we determine if life exists on other

planetsplanets? How often can we expect to find ? How often can we expect to find complex life? complex life?

What will life consist of on other planets? What will life consist of on other planets? Will it be DNA/Carbon based or based on Will it be DNA/Carbon based or based on something else?something else?[2][2]

What will it look like? What will it look like?

Kada je sve počelo?Kada je sve počelo?

1995: otkriće prve ekstrasolarne planete 1995: otkriće prve ekstrasolarne planete (Adams i Lohlin, “Pet doba svemira”).(Adams i Lohlin, “Pet doba svemira”).

1999: prvi NAI direktor.1999: prvi NAI direktor. Univerziteti sa diplomama iz astrobiologije.Univerziteti sa diplomama iz astrobiologije. Ranije: 1960. Frenk Drejk (Kornel Ranije: 1960. Frenk Drejk (Kornel

Univerzitet, Grin Benk teleskop u Zapadnoj Univerzitet, Grin Benk teleskop u Zapadnoj Virdžiniji) i prvi SETI.Virdžiniji) i prvi SETI.

Još ranije: 30. oktobar, 1938. Orson Vels i Još ranije: 30. oktobar, 1938. Orson Vels i “Rat svetova” Džordža Orvela.“Rat svetova” Džordža Orvela.

Gde su?Gde su?

Fermijev paradoks.Fermijev paradoks. Brendon Karter, 1973. na Krakovskom Brendon Karter, 1973. na Krakovskom

simpozijumu u čast 500 godina od simpozijumu u čast 500 godina od rođenja Nikole Kopernika : Antropički rođenja Nikole Kopernika : Antropički princip (princip (slabslab: : We must be prepared to We must be prepared to take account of the fact that our location take account of the fact that our location in the universe isin the universe is necessarily necessarily privileged privileged to the extent of being compatible with to the extent of being compatible with our existence as observers.our existence as observers. i i jakjak: : The The Universe (and hence the fundamental Universe (and hence the fundamental parameters on which it depends) must parameters on which it depends) must be such as to admit the creation of be such as to admit the creation of observers within it at some stage.observers within it at some stage.))

SETI?SETI?

Evolucija života: Karterov Evolucija života: Karterov argumentargument

““The anthropic principle and its implications The anthropic principle and its implications for biological evolution”, B. Carter, 1983, for biological evolution”, B. Carter, 1983, Phil. Trans. R. Soc. Lond.Phil. Trans. R. Soc. Lond. : : tb < t*tb < t* (Zašto je (Zašto je naš dolazak toliko odložen?), naš dolazak toliko odložen?), tb ~ t*tb ~ t* (Malo (Malo verovatno. Nezavisnost dve vremenske verovatno. Nezavisnost dve vremenske skale), skale), tb > t*tb > t* (Zbog toga smo jedinstveni.) (Zbog toga smo jedinstveni.)

I u tom slučaju moglo bi se očekivati da I u tom slučaju moglo bi se očekivati da negde u svemiru postoji nešto nalik Zemlji. negde u svemiru postoji nešto nalik Zemlji. Barem u nekim granicama tolerancije za Barem u nekim granicama tolerancije za nastanak života sličnom našem (Koncept nastanak života sličnom našem (Koncept GHZ).GHZ).

KritikaKritika

““Carter on Anthropic Carter on Anthropic Principle Predictions”, Principle Predictions”, P. A. Wilson, 1994, P. A. Wilson, 1994, Brit. J. Phil. Sci.Brit. J. Phil. Sci.

VAŽNO! Da li su skale VAŽNO! Da li su skale tb i t* nezavisne? Npr. tb i t* nezavisne? Npr. Oksigenizacija Oksigenizacija atmosfere da bi se atmosfere da bi se ozonom sprečio štetan ozonom sprečio štetan uticaj UV zraka (Livio, uticaj UV zraka (Livio, 1999, 2005).1999, 2005).

Paradigma faznog prelaza: tb Paradigma faznog prelaza: tb < t* < t* ““Vremenski prozor” usled globalnih mehanizama regulacije. Vremenski prozor” usled globalnih mehanizama regulacije.

Npr. “vremenski prozor” stabilnosti klime dovodi do Npr. “vremenski prozor” stabilnosti klime dovodi do zemljoradnje i civilizacije (Ronald Rajt, “Kratka istorija zemljoradnje i civilizacije (Ronald Rajt, “Kratka istorija napretka”) .napretka”) .

SuočenjeSuočenje

Paradigma retke Zemlje:Paradigma retke Zemlje:

Posmatrači selektuju Posmatrači selektuju astrobiološke parametre.astrobiološke parametre.

Dominira lokalna regulacija.Dominira lokalna regulacija. Jednostavan život sveprisutan.Jednostavan život sveprisutan. Sunčev sistem atipičan danas.Sunčev sistem atipičan danas. Bez korelacija među Bez korelacija među

“Zemljama”.“Zemljama”. SETI lišen smisla.SETI lišen smisla.

Paradigma faznog prelaza:Paradigma faznog prelaza:

Posmatrači selektuju Posmatrači selektuju vreme.vreme. Dominira globalna regulacija.Dominira globalna regulacija. Jednostavan život sveprisutan.Jednostavan život sveprisutan. Sunčev sistem tipičan danas.Sunčev sistem tipičan danas. Prinudne korelacije među Prinudne korelacije među

“Zemljama”.“Zemljama”. SETI itekako smislen.SETI itekako smislen.

Visokoenergetsko zračenje Visokoenergetsko zračenje i život na Zemlji?i život na Zemlji?

Dve vrste uticaja: visokoenergetski EM talasi Dve vrste uticaja: visokoenergetski EM talasi (UV, (UV, X- i X- i γγ-zraci), te kosmički zraci.-zraci), te kosmički zraci.

““Normalni” izvori: Sunce, galaktička i vangalaktičke Normalni” izvori: Sunce, galaktička i vangalaktičke pozadine.pozadine.

““Vanredni” izvori: supernove i druge kosmičke Vanredni” izvori: supernove i druge kosmičke eksplozije.eksplozije.

I ovi izvori su bili poznati biolozima kao jedan od I ovi izvori su bili poznati biolozima kao jedan od uzroka mutacija u genotipu.uzroka mutacija u genotipu.

Otto Schindewolf je 1962. u radu pod rečitim Otto Schindewolf je 1962. u radu pod rečitim naslovom “naslovom “NeokatastrophismusNeokatastrophismus?” sugerisao da je ?” sugerisao da je terminalno izumiranje u Permu (pre 251 Myr) terminalno izumiranje u Permu (pre 251 Myr) izazvala eksplozija bliske supernove.izazvala eksplozija bliske supernove.

Mehanizmi globalne Mehanizmi globalne regulacijeregulacije

GRBs unutar 10 kpcGRBs unutar 10 kpc SNe unutar 10 pcSNe unutar 10 pc Komete i asteroidi prečnika ~ km. Komete i asteroidi prečnika ~ km.

Ako je daljina iz koje dolaze veća, Ako je daljina iz koje dolaze veća, onda su opasniji jer imaju veće onda su opasniji jer imaju veće brzine udara.brzine udara.

Kak osmo saznali o njima?Kak osmo saznali o njima?

Vojne detekcije Vojne detekcije tokom 1960-tihtokom 1960-tih……

Compton Compton Gamma-Ray Gamma-Ray Observatory:Observatory:

Šta smo saznali?Šta smo saznali?

Postoje bar dva tipa gama-Postoje bar dva tipa gama-bleskovableskova::

DužiDuži (30 s) (30 s), povezani sa , povezani sa terminalnim eksplozijama terminalnim eksplozijama supermasivnih zvezdasupermasivnih zvezda (hypernovae).(hypernovae).

KraćiKraći (300 ms) (300 ms), verovatno , verovatno stapanja (stapanja (mergersmergers)) binarnih binarnih neutronskih zvezdaneutronskih zvezda. .

Optički afterglowOptički afterglow Najbliži kandidat za hipernovu Najbliži kandidat za hipernovu

jeste čuvena zvezda na jeste čuvena zvezda na južnom nebu Eta Krme (južnom nebu Eta Krme (Eta Eta Carinae, na ~2.5 kpc od Carinae, na ~2.5 kpc od ZemljeZemlje))……

Galaktička nastanjiva zonaGalaktička nastanjiva zona

Gonzalez, Ward & Gonzalez, Ward & Brownlee (2001): Brownlee (2001): Galactic Galactic Habitable zoneHabitable zone (GHZ) (GHZ)

Spoljna granicaSpoljna granica: : gradijent metaličnostigradijent metaličnosti ( (Z Z = 0,07 dex/kpc)= 0,07 dex/kpc)

Unutrašnja granicaUnutrašnja granica: : dinamička stabilnost, dinamička stabilnost, učestaučestallost supernovih i ost supernovih i γγ--bleskovableskova, fotojonizacija?, fotojonizacija?

Tačne granice GHZ nisu Tačne granice GHZ nisu još određene!još određene!

KockanjeKockanje

Za sad u MW nije detektovan GRB pa ih Za sad u MW nije detektovan GRB pa ih simuliramo.simuliramo.

Potrebno: generator slučajnih brojeva Potrebno: generator slučajnih brojeva (Napisati ili pronaći. Bitno je da prolazi (Napisati ili pronaći. Bitno je da prolazi statističke testove i da ima dovoljno dug statističke testove i da ima dovoljno dug period – Mersenne Twister).period – Mersenne Twister).

Model.Model. I naravno, računar na kome će sve to da I naravno, računar na kome će sve to da

proradi i da se uradi u podnošljivom proradi i da se uradi u podnošljivom vremenskom periodu..vremenskom periodu..

ModelModel

~ 200 GRBs za 13.4 Gyr~ 200 GRBs za 13.4 Gyr 10^9 intervala trajanja od 10^9 intervala trajanja od

10^2 do 10^10 Myr 10^2 do 10^10 Myr verovatnoća Q resetovanja verovatnoća Q resetovanja

astrobiološkog sataastrobiološkog sata

RezultatiRezultati Za sad samo kvalitativne prirode.Za sad samo kvalitativne prirode.

10^9 Lineweaver data 10^6 istovremeni početak 10^9 Lineweaver data 10^6 istovremeni početak uniformno log skalauniformno log skala

Budući radBudući rad

Rad na kvantitativnom modeliranju: Rad na kvantitativnom modeliranju: poboljšanje modela GRBs u smislu veze poboljšanje modela GRBs u smislu veze između GRBR i SFR.između GRBR i SFR.

Bolja procena opsega dužine intervala.Bolja procena opsega dužine intervala. Veći broj intervala: brži računar ili optimizacija Veći broj intervala: brži računar ili optimizacija

koda.koda. Uključivanje ostalih bitnih mehanizama Uključivanje ostalih bitnih mehanizama

globalne regulacije i prostorno modeliranje globalne regulacije i prostorno modeliranje GHZ (Prostorne i vremenske varijacije GHZ (Prostorne i vremenske varijacije parametra Q). parametra Q).