Ar gyvenama planeta galėtų skrieti aplink supermasyvią juodąją skylę?

Reklaminis vaizdas iš filmo „Interstallar“. PARAMOUNT NUOTRAUKOS IR WARNER BROS. PAVEIKSLAI

Tarpžvaigždinis užima ypatingą vietą mokslinės fantastikos gerbėjams. Filmo vykdomasis prodiuseris ir mokslinis patarėjas buvo Kipas Thorne'as, Nobelio premijos laureatas fizikas, kuris pažadėjo, kad filme niekas nepažeis fizikos dėsnių ir kad bet kokios laukinės spekuliacijos kils iš mokslo.

Filmo prielaida yra ta, kad Žemė tampa negyvenama ir žmonės turi susirasti kitą vietą gyventi. Pasisekė, astronomai netoli Saturno aptiko kirmgraužą, kuri veikia kaip tunelis per erdvėlaikį į tolimą supermasyvią juodąją skylę, vadinamą Gargantuan.

Gargantuan skrieja įvairios planetos. Taigi NASA siunčia daugybę misijų planetoms apžiūrėti, tikėdamasi rasti tokią, kuri būtų tinkama gyventi.

Daug rašyta apie mokslinį filmo tikslumą, juodųjų skylių vaizdavimą ir panašiai, didžioji dalis – pilna pagyrų. Fizikas Michio Kaku teigė, kad tai yra auksinis standartas, pagal kurį bus vertinami būsimi mokslinės fantastikos filmai.

Tačiau vienas klausimas dar turi būti išspręstas – ar įmanoma gyventi planetai, kuri apskritai galėtų skrieti aplink supermasyvią juodąją skylę? Ir šiandien mes gauname atsakymą dėl Jeremy Schnittman darbo NASA Goddard kosminių skrydžių centre Greenbelt, Merilando valstijoje.

Schnittmannas lengvabūdiškai pažvelgė į klausimą ir apskaičiavo, ar planetoje, skriejančioje netoli supermasyvios juodosios skylės, gali egzistuoti gyvybei tinkamos sąlygos. Ir jo išvados stebina.

Pirmiausia šiek tiek fono. Astrobiologai jau seniai ginčijosi dėl sąlygų, būtinų į Žemę panašios veislės gyvybei. Plačiai sutariama, kad skysto vandens buvimas yra vienas iš pagrindinių reikalavimų, ir tai nustato konkrečias gyvenamųjų planetų temperatūros ribas.

Schnittmano požiūris yra paklausti, kokie energijos šaltiniai galėtų sukurti tokią temperatūrą planetoje, skriejančioje aplink juodąją skylę. Toks energijos šaltinis turėtų visiškai skirtis nuo Žemės.

Atmosferos temperatūra čia yra pusiausvyros tarp saulės energijos, kuri šildo atmosferą, ir išeinančios energijos, kuri atima energiją, rezultatas. Pasirodo, tai sudėtingi santykiai, kurie sukūrė visą savo discipliną klimato mokslo forma.

Nepaisant to, be saulės įeinanti šviesa išnyktų, pašalindama beveik visą gyvybei Žemėje energiją. Be nuolatinio šilumos srauto vandenynai greičiausiai užšaltų per kelias dienas, sako Schnittman.

Tačiau pasirodo, kad aplink supermasyvią juodąją skylę skriejanti planeta turi daugybę kitų energijos šaltinių. Akivaizdžiausias dalykas yra tai, kad supermasyvios juodosios skylės nėra juodos. Didžioji dalis to, ką mes žinome apie juodąsias skyles, gaunama stebint elektromagnetinę spinduliuotę, sklindančią iš dujų, kai ji kaupiasi ant juodosios skylės, sako Schnittman. Galima būtų natūraliai įsivaizduoti, kad saulės pakeitimas besidaugiančia juodąja skyle gali nebūti gyvybės Žemėje pabaiga.

Tačiau supermasyvios juodosios skylės yra ne tik ryškios; jie yra ryškiausi nuolatiniai spinduliuotės šaltiniai visatoje, ypač ultravioletinėje srityje, kur spinduliuotės didžiausias kiekis. Juos supa karštas dujų kaupimosi diskas, kuris patenka į juodąją skylę.

Sąlygos tokiame diske yra tiesiog per ekstremalios, kad būtų palaikomas skystas vanduo, tačiau Schnittmanas teigia, kad jas galima padaryti patogesnes įsivaizduojant, kad juodosios skylės akrecijos greitis yra labai maža stebimos vertės dalis.

Rezultatas yra toks, kad bet kuri planeta, besisukanti netoli supermasyvios juodosios skylės, tai padarytų karštų dujų debesyje. Filme dominančios planetos skrieja tiesiai už juodosios skylės įvykių horizonto, kur Schnittmanas apskaičiavo, kad jas suptų 6000 laipsnių juodojo kūno spinduliuotės laukas. Vargu ar svetingas gyvenimui, komentuoja jis.

Toliau dujos būtų vėsesnės. Kad būtų kambario temperatūra, planeta turėtų skrieti atstumu, kuris yra 100 kartų didesnis už juodosios skylės gravitacinį spindulį.

Taigi tokioje planetoje skystas vanduo būtų įmanomas. Ar gyvenimas gali vystytis, yra sudėtingiau įvertinti. Visoms žinomoms gyvybės formoms reikia energijos gradientas Schnittmanas sako, kad norint išgyventi, visa apimantis juodo kūno spinduliuotės fonas tikriausiai nebūtų labai palankus sudėtingam gyvenimui.

Yra nedidelė filmo problema, nes planeta aiškiai skrieja už akrecinio disko, o tai, pasak Schnittmano, būtų dinamiškai nestabili.

Didesnė problema yra ta, kad jei akrecijos greitis būtų mažesnis, disko tankis taip pat būtų mažesnis, todėl būtų sunkiau spinduliuoti. Ir be šios spinduliuotės akrecinis diskas tiesiog įkaistų virš skysto vandens temperatūros. Taigi šio argumento esmė yra paradoksas, kuris galiausiai jį paneigia.

Tačiau ne viskas prarasta. Yra dar vienas energijos šaltinis kosminio mikrobangų fono pavidalu – Didžiojo sprogimo aidas. Astronomai išmatavo šią spinduliuotę, o jos temperatūra yra tik 2,7 K, vargu ar pakanka skystam vandeniui palaikyti.

Tačiau čia atsiranda reliatyvumo magija. Kaip matyti iš filmo, laikas stebėtojams planetos paviršiuje sulėtėja, o tai sukelia mėlyną šviesą, todėl ji tampa karštesnė. Ir kuo planeta bus arčiau juodosios skylės, tuo šis poveikis bus didesnis.

Schnittmanas apskaičiavo, kad planeta, skriejanti šiek tiek už gravitacinio spindulio, patirs pakankamai įkaitimo iš kosminio mikrobangų fono, kad padarytų šį triuką. Tai būtų tarsi skriejimas aplink baltąją nykštuką 0,2 AU atstumu, sako jis. Tai suteiktų pakankamai energijos skystam vandeniui, bet taip pat išplautų planetą pavojingame ultravioletiniame spinduliuote.

Tada yra kitų žvaigždžių šviesa. Žemėje naktinis dangus yra tamsus, nes mes sėdime gana retoje galaktikos rankoje. Tačiau supermasyvios juodosios skylės paprastai yra galaktikų centre, kur žvaigždžių tankis yra žymiai didesnis. Taigi planetos, skriejančios aplink supermasyvią juodąją skylę mūsų galaktikos centre, naktinis dangus būtų 100 000 kartų šviesesnis nei Žemėje.

Tai sudarytų reikšmingą UV šviesos ir rentgeno spindulių foną. Schnittmanas įsivaizduoja civilizaciją, kuri yra pakankamai pažengusi, kad galėtų sukurti atvirkštinę Dysono sferą, atspindinčią šią energiją. Jis tikisi, kad tai leistų gyventi daug arčiau supermasyvios juodosios skylės šeimininko, net ir esant didžiulei foninei UV ar rentgeno spinduliuotei.

Tačiau net ir su tokiu apsauginiu skydu vis dar yra tylaus gamtos žudiko šmėkla: neutrinai, sako jis vis labiau jaučiantis nelaimę. Neutrinai stipriai nesąveikauja su medžiaga. Tačiau kai jų yra daug, jie gali turėti didelį poveikį.

Kai kurie mokslininkai mano, kad masinio išnykimo įvykius Žemėje sukėlė didžiuliai neutrinų sprogimai iš netoliese esančių supernovų. O supermasyvi juodoji skylė sukurtų daugiau nei pakankamai, kad sumažintų vakarėlio dvasią bet kurioje planetoje.

Tačiau neutrinai gali sukelti geoterminį šildymą. Skirtingai nuo žalingo šios mėlynai pasislinkusios elektromagnetinės spinduliuotės UV arba rentgeno spindulių srauto, planetos šerdies kaitinimas neutrinais gali sukelti klestinčią gyvybės formų populiaciją, panašią į tas, kurios randamos netoli gilių vandenynų angų Žemėje, sako Schnittman, turintis daugiau nei užuomina apie svajones.

Šis jausmas greitai prarandamas, kai jis pereina prie kitų priežasčių, kad būtų pesimistiškas. Netoli juodosios skylės gravitacinės bangos užtikrintų nuolatinį destruktyvių virpesių dūzgimą. O tamsioji materija, jei ji egzistuoja, suteikia turtingą pražūties gobeleną.

Schnittmanas stengiasi visiškai neatmesti galimybės, kad gyvenama planeta gali skrieti aplink supermasyvią juodąją skylę, bent jau ne aiškiai.

Tačiau numanoma žinia aiški – ten mažai svetingumo. Jei kur nors visatoje žmonės turėtų ieškoti gyvenamųjų planetų, tai tikriausiai yra kuo toliau nuo supermasyvių užpakalinių skylių.

Gerbėjai tarpžvaigždinis, atkreipkite dėmesį!

Nuoroda: arxiv.org/abs/1910.00940 : Gyvenimas Millerio planetoje: Gyvenama zona aplink supermasyvias juodąsias skyles

paslėpti