För att hysa liv, åtminstone som vi känner det, måste en planet kretsa kring en stjärna som är relativt lugn och stabil. Planetens bana måste också vara nästan cirkulär så att planeten upplever liknande värme under hela året. Och det får inte vara för varmt för att inte ytvatten ska koka av; inte för kallt, så att vattnet inte förblir inlåst i is; men lagom, så att floder och hav förblir flytande.

Dessa egenskaper definierar en "beboelig zon" runt stjärnor - lockande platser att rikta in sig på i sökandet efter livsvänliga exoplaneter. Men forskare utsätter i allt högre grad hela galaxen för liknande granskning. På samma sätt som kontinenter med distinkta biosfärer är värd för distinkt flora och fauna, kan olika regioner i galaxen hysa olika populationer av stjärnor och planeter. Vintergatans turbulenta historia betyder att inte alla hörn av galaxen är desamma, och att bara vissa galaktiska regioner kan vara helt rätt för att göra planeter vi tror kan vara bebodda.

När exoplanetforskare finjusterar sina idéer om var de ska leta efter främmande liv, överväger de nu ursprunget till en stjärna och dess grannskap, sa de Jesper Nielsen, en astronom vid Köpenhamns universitet. Nya simuleringar, tillsammans med observationer från satelliter som jagar efter planeter och övervakar miljontals stjärnor, målar upp en bild av hur olika galaktiska stadsdelar - och kanske till och med olika galaxer - bildar planeter på olika sätt.

"Det i sin tur kan hjälpa oss att bättre förstå var vi ska rikta våra teleskop," sa Nielsen.

Galaktisk geografi

Idag, Vintergatan har en komplicerad struktur. Dess centrala supermassiva svarta hål är omgivet av "bukten", en tjock massa av stjärnor som innehåller några av galaxens mest äldre medborgare. Utbuktningen är omsluten av den "tunna skivan", strukturen du kan se slingrande sig ovanför en klar, mörk natt. De flesta stjärnorna, inklusive solen, finns i den tunna skivans spiralformade armar, som omsluts av en bredare "tjock skiva" som innehåller äldre stjärnor. Och en diffus, mestadels sfärisk gloria av mörk materia, het gas och några stjärnor omsluter hela arkitekturen.

I minst två decennier har forskare undrat om de beboeliga förhållandena varierar mellan dessa strukturer. Den första studien av galaktisk beboelighet dateras till 2004, då de australiensiska forskarna Charles Lineweaver, Yeshe Fenner och Brad Gibson modellerade historien av Vintergatan och använde den för att studera var beboeliga zoner kan finnas. De ville veta vilka värdstjärnor som hade tillräckligt med tunga grundämnen (som kol och järn) för att bilda steniga planeter, vilka stjärnor som hade funnits tillräckligt länge för att komplext liv skulle utvecklas, och vilka stjärnor (och alla planeter i omloppsbana) som var säkra från närliggande supernovor. Det slutade med att de definierade en "galaktisk beboelig zon", en munkformad region med hålet centrerat i mitten av galaxen. Regionens inre gräns börjar cirka 22,000 29,000 ljusår från det galaktiska centrumet, och dess yttre gräns slutar cirka XNUMX XNUMX ljusår ut.

Under de två decennierna sedan har astronomer försökt att mer exakt definiera de variabler som styr både stjärn- och planetarisk utveckling inom galaxen, sa Kevin Schlaufman, en astronom vid Johns Hopkins University. Till exempel, sa han, föds planeter i dammiga skivor som omger nyfödda stjärnor, och enkelt uttryckt, om "en protoplanetarisk skiva har mycket material som kan göra stenar, då kommer den att göra fler planeter."

Vissa regioner i galaxen kan vara tätare sådd med dessa planetskapande ingredienser än andra, och forskare arbetar nu för att förstå hur mycket galaktiska stadsdelar påverkar planeterna de hyser.

Here Be Exoplanets

Bland de cirka 4,000 XNUMX kända exoplaneterna finns det än så länge få regler som styr vilka typer av planeter som lever var; inga stjärnsystem ser ganska ut som vår egen, och de flesta av dem inte ens liknar varandra mycket.

Nielsen och hans kollegor ville veta om planeter kan bildas annorlunda i Vintergatans tjocka skiva, tunna skiva och halo. I allmänhet innehåller tunnskivorna fler tunga grundämnen än tjockskivorna, vilket betyder att de växte ur moln som också kan innehålla fler planetskapande ingredienser. Med hjälp av data från Europeiska rymdorganisationens stjärnspårande Gaia-satellit, separerade Nielsen och hans kollegor först stjärnor baserat på deras överflöd av vissa element. Sedan simulerade de planetbildning bland dessa populationer.

Deras simuleringar, som de publicerade i oktober, visade att gasjätteplaneter och superjordar - den vanligaste typen av exoplanet - växte mer rikligt i den tunna skivan, förmodligen för att (som förväntat) dessa stjärnor har mer byggmaterial att arbeta med. De fann också att yngre stjärnor med mer tunga element tenderade att vara värd för fler planeter i allmänhet, och att jätteplaneter var vanligare än mindre planeter. Omvänt var gasjättarna nästan obefintliga i den tjocka skivan och halo.

Schlaufman, som inte var involverad i arbetet, sa att resultaten är vettiga. Sammansättningen av stoftet och gasen som stjärnorna föds ur är avgörande för att avgöra om stjärnor kommer att bygga planeter. Och även om den sammansättningen kan variera beroende på plats, hävdade han att även om platsen kan sätta scenen för en stjärnas världsbyggande, kanske det inte avgör det slutliga resultatet.

Nielsens simuleringar är teoretiska, men några nya observationer stödjer hans upptäckter.

I juni fann en studie med data från NASA:s planetjaktande Kepler-rymdteleskop att stjärnor i Vintergatans tunna skiva har fler planeter, särskilt superjordar och världar i sub-Neptunusstorlek, än stjärnor i den tjocka skivan. En förklaring, sa Jessie Christiansen, en exoplanetforskare vid California Institute of Technology och medförfattare till studien, är att gamla, tjocka stjärnor kan ha fötts när planetskapande ingredienser var sparsamma, innan generationer av döende stjärnor sådde kosmos med byggnaden block av världar. Eller så kanske de tjocka stjärnorna föddes i täta miljöer med hög strålning där turbulens hindrar babyplaneter från att överhuvudtaget smälta samman.

Planeter kan klara sig bättre i öppna områden, som förorterna, istället för tätbefolkade "urbana" områden, sa Christiansen. Vår sol är i en sådan glest befolkad förortszon.

Andra jordar

Christiansens undersökningar och Nielsens simuleringar är bland de första som studerar planetens förekomst som en funktion av galaktiskt grannskap; Vedant Chandra, en astronom vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, förbereder sig för att gå ett steg längre och studera om planetbildningen kan ha varit annorlunda i några av de galaxer som Vintergatan konsumerade när den växte. I framtiden hoppas Nielsen att finjusterade undersökningar och instrument som NASA:s kommande romerska rymdteleskop Nancy Grace ska hjälpa oss att förstå planetbildningen på samma sätt som demografer förstår populationer. Kan vi förutsäga vilka typer av stjärnor som kommer att vara värd för vilka typer av planeter? Är det mer sannolikt att jordar bildas i vissa områden? Och om vi vet var vi ska leta, hittar vi något som tittar tillbaka på oss?

Vi vet att vi lever i en beboelig zon, i en värld som kretsar kring en tyst stjärna. Men hur livet började på jorden, och när och varför, är den största frågan inom något vetenskapsområde. Kanske borde forskare också tänka på ursprungsberättelsen om vår stjärna, och till och med de från de stjärnförfäder som formade vårt hörn av Vintergatan för miljarder år sedan.

"Var livet på jorden oundvikligt? Var det speciellt?” frågade Chandra. "Först när du börjar få den här globala bilden ... kan du börja svara på sådana frågor."