Branislav Vukotić Astronomska Opservatorija Beograd aob.bg.ac.yu

1. O evoluciji života na ekstrasolarnim planetama: fazni prelaz i GRBs kao globalni mehanizmi regulacije Branislav Vukotić Astronomska Opservatorija Beograd www.aob.bg.ac.yu

2. Astrobiologija i ksenobiologija(astronomija, biologija, geologija i filozofija) • What is life? • How did life arise on Earth? • What kind of environments can life tolerate? • How can we determine if life exists on other planets? How often can we expect to find complex life? • What will life consist of on other planets? Will it be DNA/Carbon based or based on something else?[2] • What will it look like?

3. Kada je sve počelo? • 1995: otkriće prve ekstrasolarne planete (Adams i Lohlin, “Pet doba svemira”). • 1999: prvi NAI direktor. • Univerziteti sa diplomama iz astrobiologije. • Ranije: 1960. Frenk Drejk (Kornel Univerzitet, Grin Benk teleskop u Zapadnoj Virdžiniji) i prvi SETI. • Još ranije: 30. oktobar, 1938. Orson Vels i “Rat svetova” Džordža Orvela.

4. Gde su? • Fermijev paradoks. • Brendon Karter, 1973. na Krakovskom simpozijumu u čast 500 godina od rođenja Nikole Kopernika : Antropički princip (slab: We must be prepared to take account of the fact that our location in the universe is necessarily privileged to the extent of being compatible with our existence as observers. i jak: The Universe (and hence the fundamental parameters on which it depends) must be such as to admit the creation of observers within it at some stage.) • SETI?

5. Evolucija života: Karterov argument • “The anthropic principle and its implications for biological evolution”, B. Carter, 1983, Phil. Trans. R. Soc. Lond. : tb < t* (Zašto je naš dolazak toliko odložen?), tb ~ t* (Malo verovatno. Nezavisnost dve vremenske skale), tb > t* (Zbog toga smo jedinstveni.) • I u tom slučaju moglo bi se očekivati da negde u svemiru postoji nešto nalik Zemlji. Barem u nekim granicama tolerancije za nastanak života sličnom našem (Koncept GHZ).

6. Kritika • “Carter on Anthropic Principle Predictions”, P. A. Wilson, 1994, Brit. J. Phil. Sci. • VAŽNO! Da li su skale tb i t* nezavisne? Npr. Oksigenizacija atmosfere da bi se ozonom sprečio štetan uticaj UV zraka (Livio, 1999, 2005).

7. Paradigma faznog prelaza: tb < t* • “Vremenski prozor” usled globalnih mehanizama regulacije. Npr. “vremenski prozor” stabilnosti klime dovodi do zemljoradnje i civilizacije (Ronald Rajt, “Kratka istorija napretka”) .

8. Paradigma retke Zemlje: Posmatrači selektuju astrobiološke parametre. Dominira lokalna regulacija. Jednostavan život sveprisutan. Sunčev sistem atipičan danas. Bez korelacija među “Zemljama”. SETI lišen smisla. Paradigma faznog prelaza: Posmatrači selektuju vreme. Dominira globalna regulacija. Jednostavan život sveprisutan. Sunčev sistem tipičan danas. Prinudne korelacije među “Zemljama”. SETI itekako smislen. Suočenje

9. Visokoenergetsko zračenje i život na Zemlji? • Dve vrste uticaja: visokoenergetski EM talasi (UV, X- i γ-zraci), te kosmički zraci. • “Normalni” izvori: Sunce, galaktička i vangalaktičke pozadine. • “Vanredni” izvori: supernove i druge kosmičke eksplozije. • I ovi izvori su bili poznati biolozima kao jedan od uzroka mutacija u genotipu. • Otto Schindewolf je 1962. u radu pod rečitim naslovom “Neokatastrophismus?” sugerisao da je terminalno izumiranje u Permu (pre 251 Myr) izazvala eksplozija bliske supernove.

10. Mehanizmi globalne regulacije • GRBs unutar 10 kpc • SNe unutar 10 pc • Komete i asteroidi prečnika ~ km. Ako je daljina iz koje dolaze veća, onda su opasniji jer imaju veće brzine udara.

12. Kak osmo saznali o njima? • Vojne detekcije tokom 1960-tih… • Compton Gamma-Ray Observatory:

13. Šta smo saznali? • Postoje bar dva tipa gama-bleskova: • Duži (30 s), povezani sa terminalnim eksplozijama supermasivnih zvezda (hypernovae). • Kraći (300 ms), verovatno stapanja (mergers)binarnih neutronskih zvezda. • Optički afterglow • Najbliži kandidat za hipernovu jeste čuvena zvezda na južnom nebu Eta Krme (Eta Carinae, na ~2.5 kpc od Zemlje)…

14. Galaktička nastanjiva zona • Gonzalez, Ward & Brownlee (2001): Galactic Habitable zone (GHZ) • Spoljna granica: gradijent metaličnosti (Z = 0,07 dex/kpc) • Unutrašnja granica: dinamička stabilnost, učestalost supernovih i γ-bleskova, fotojonizacija? • Tačne granice GHZ nisu još određene!

15. Kockanje • Za sad u MW nije detektovan GRB pa ih simuliramo. • Potrebno: generator slučajnih brojeva (Napisati ili pronaći. Bitno je da prolazi statističke testove i da ima dovoljno dug period – Mersenne Twister). • Model. • I naravno, računar na kome će sve to da proradi i da se uradi u podnošljivom vremenskom periodu..

16. Model • ~ 200 GRBs za 13.4 Gyr • 10^9 intervala trajanja od 10^2 do 10^10 Myr • verovatnoća Q resetovanja astrobiološkog sata

17. Rezultati • Za sad samo kvalitativne prirode.

20. 10^9 Lineweaver data 10^6 istovremeni početak uniformno log skala

21. Budući rad • Rad na kvantitativnom modeliranju: poboljšanje modela GRBs u smislu veze između GRBR i SFR. • Bolja procena opsega dužine intervala. • Veći broj intervala: brži računar ili optimizacija koda. • Uključivanje ostalih bitnih mehanizama globalne regulacije i prostorno modeliranje GHZ (Prostorne i vremenske varijacije parametra Q).