本星系群矮椭球星系是否为最早的安全行星宿主环境？

我们探讨本星系群矮椭球星系是否可能宿有类地行星，且这些行星在数十亿年间未暴露于超新星和伽马射线暴等对生命构成威胁的重大星系威胁之下。为此，我们开发了一种新颖的半经验模型，利用所选局部矮椭球星系样本的观测化学丰度和恒星形成史，探讨其恒星是否可能(i)达到触发行星形成的最低金属丰度，以及(ii)避免暴露于破坏性事件的时间足够长，从而为可能的生物演化提供时间。我们的工作得出了两种情形。如果行星形成在 ${\rm[Fe/H]}\lesssim-1$ 时即可发生，那么在所有满足 $5\times10^{3}L_{\odot}\leq L_V\leq2\times10^{7}L_{\odot}$ 的矮椭球星系中，约 $0.1\%-10\%$ 的恒星可能已安全宿有类地行星超过 $1$ Gyr。在此情形下，古老超暗矮星系（UFDs, $L_V\leq10^{5}L_{\odot}$）将是本星系群历史上最早达到此条件的环境。反之，如果行星形成需 ${\rm[Fe/H]}\geq-0.6$，则它们不应存在于 UFDs 中，而在 $L_V\geq3\times10^{5}L_{\odot}$ 的矮椭球星系中，仅有约 $0.001\%-0.1\%$ 的恒星能在安全条件下长期宿有行星。有趣的是，我们发现在 $L_V\sim10^{6}L_{\odot}$ 处存在一个“光度甜区”，在我们所探讨的任何行星形成情形下，该样本中的矮椭球星系均可安全宿有类地行星长达 $4$ Gyr。总之，低金属丰度下的行星形成是理解何种类型的星系可能形成类地行星，且这些行星在本星系群历史上首次于数十亿年间未暴露于星系威胁之下的关键。