Новини » Світ Читать эту новость на русском

Чи може заселена планета обертатися навколо чорної діри?

Science
Science

Журнал Американської асоціації сприяння розвитку науки

Один рік на такій планеті прирівнюється до тисячоліття на планеті, що обертається навколо звичайної зірки Марк Гарлік/Наукова фото бібліотека

Вважається, що надмасивні чорні діри поїдають усе, що тільки можна, включаючи газові хмари та цілі планетні системи, на зразок сонячної. Цікаво, а чи може навколо такої космічної хижачки обертатися якась заселена планета?

Про це пише Science.

Ви здивуєтеся, але вчені вважають, що це в принципі можливо, хоча існує безліч причин, за якими життя навряд чи змогло б вкоренитися в такому місці. Але якщо б це сталося, жити на такій планеті було б дуже дивно: чорна діра затуляла би собою майже півнеба та, сконцентрувавши фотони, що залишилися після великого вибуху, формувала б таку собі подобу сонця.

Саме це питання було навіяно фільмом 2014 року "Интерстеллар" (Interstellar). Там показано, як астронавти летять через кротову нору у напрямку до гігантської чорної діри, відвідуючи попутно кілька планет, що обертаються навколо цієї самої діри. Астрофізик Павло Бакала (Pavel Bakala) із Сілезького університету в місті Опава разом з колегами вирішив підійти до цього завдання, розглянувши фізику подібних планетних систем з точки зору термодинаміки. Щоб життя розвивалося, планеті необхідне джерело енергії (наприклад, для Землі — це Сонце) і теплоприймач для надлишкового тепла (його роль виконує холод космічного простору). Різниця між ними двома управляє процесами, що породжують життя.

Однак у фільмі ситуація зворотна: "сонце" холодне, а космічний простір гарячий. Вчені вважають, що чорна діра є ідеальним теплоприймачем, а корисна енергія може породжуватися реліктовим випромінюванням. Це випромінювання, що пронизує космічний простір, є відлунням великого вибуху. Реліктове випромінювання — слабке, його температура усього на декілька градусів вище абсолютного нуля, однак потужна гравітація надмасивної чорної діри перевела б його в оптичний діапазон, сфокусувавши у вигляді вузького променя. І, як стверджують науковці, на одній з цих химерних планет реліктове випромінювання з'явилося б у вигляді яскравої зірки, сяючою на краю чорної діри.

Вперше про цю ідею вчені розповіли у 2017 році. І тепер вони підкріпили свою гіпотезу цифрами. Щоб отримати достатньо сильне світло від реліктового випромінювання, планета повинна була б обертатися на дуже близькій відстані від горизонту подій чорної діри. Але, як відомо, будь-який об'єкт, що наближається до нього на близьку відстань, в кінцевому підсумку буде поглинутий нею. Однак якщо чорна діра досить швидко обертається, то можлива поява на близькій відстані стійких орбіт. Як повідомляють учені в The Astrophysical Journal, для того, щоб планета наблизилася на досить близьку відстань, поверхня чорної діри повинна обертатися зі швидкістю, менше ніж на стомільйонну частку відсотка, що уступає швидкості світла.

Крім того, згідно з розрахунками вчених, маса чорної діри повинна як мінімум в 163 мільйони разів перевищувати масу нашого Сонця. Це тому, що надмасивна чорна діра малих розмірів і вагою до 4 мільйонів сонячних мас (одна з таких виявлена в Чумацькому Шляху) за допомогою припливних сил здатна знищувати зірки або планети по мірі наближення останніх до неї. А ось поруч із більш великими чорними дірами такого припливного руйнування не відбувається до тих пір, поки будь-яка зірка чи планета не виявиться всередині горизонту подій; тому все, що знаходиться зовні, не схильне до цього руйнування.

Для того, щоб планета успішно еволюціонувала, центр галактики також повинен бути нерухомим (як висловився Бакала, "стара галактика" з "майже порожнім простором", що оточує чорну діру). Адже якщо чорна діра буде засмоктувати яку-небудь іншу матерію, яка випадково опинилася поруч, то процес загибелі цієї матерії буде супроводжуватися потужним спалахом випромінювання, здатним знищити будь-який прояв життя на сусідній планеті. У будь-якому випадку, як сказав Бакала, "навряд чи якесь життя з'явиться в таких умовах".

Така планета, зрозуміло, буде дуже дивним місцем. Непроглядна темрява горизонту подій, що закрив собою майже півнеба, — все це виглядає загрозливо. Крім того, через релятивістське уповільнення часу за канонами теорії гравітації Альберта Ейнштейна, відомою як загальна теорія відносності, один рік на такій планеті прирівнюється до тисячоліття на планеті, що обертається навколо звичайної зірки.

Та навіть якби в подібних умовах з'явилося життя, то ми навряд чи б змогли його виявити, тому що якщо планета проходитиме по диску чорної діри, її не можливо буде помітити на його тлі. Подібне проходження планети можливо було б спостерігати на будь-якому з радіотелескопів, взяти хоча б той, за допомогою якого ми вперше в історії отримали зображення чорної діри. Втім, за словами Бакалі, такий транзит могли б виявити багато з радіотелескопів, подібних тому, який використовувався в минулому році, щоб вперше в історії отримати зображення чорної діри. "З технічної точки зору це зробити не так просто, але з теоретичної — це можливо".

До цих питань часто звертається фізик-теоретик із Гарвардського університету Аві Льоб. У минулому році він розмірковував про "деякі кумедні речі, які, як видається, можуть відбуватися поблизу чорної діри", такі як, скажімо, використання її аккреційного диску для спалювання сміття та виробництва корисної енергії або політ з допомогою фотонних вітрил на релятивістських струменях, що виходять з полюсів чорної діри. І хоча, на думку Льоба, подібні теоретичні вправи корисні для ілюстрації гравітаційних явищ і для розуміння суті екстремальних умов, що виникають в просторі навколо чорної діри, все ж учений готовий висловити безліч доводів, за якими будь-яка планета, розташована поруч із чорною дірою, не придатна для життя.

По-перше, каже вчений, необхідна висока швидкість обертання чорної діри повинна бути близька до максимально можливої (з точки зору фізики). При цьому якогось відомого механізму для швидкого обертання чорної діри не існує.

Ще одна проблема: як планета може вийти на таку орбіту? У минулому році японські вчені стверджували, що холодні планети можуть утворитися з газу і пилу, якими просякнутий простір на деякій відстані навколо галактичного центру. Але, за словами Льоба, важко уявити, яким чином планета може переміститися на орбіту, розташовану буквально над самою поверхнею чорної діри.

І ще важливе зауваження: за розрахунками, проведеними Льобом і його колегами в минулому році, більшість зірок у внутрішніх частинах галактик, судячи з усього, позбудуться своєї атмосфери внаслідок потужних спалахів екстремального ультрафіолетового випромінювання, що виходить з центральної області чорної діри в міру її зростання, обумовленого поглинанням газу і пилу. Зрозуміло, що у планети, розташованої близько до її поверхні, взагалі не було б жодних шансів.

Сам Бакала визнає, що його дослідження було лише інтелектуальною вправою, мета якої почасти полягала в тому, щоб зацікавити студентів термодинамікою. Однак навіть ця гра розуму спонукала Бакалу разом із його колегами перейти до задачі виявлення невеликих небесних тіл поблизу галактичних центрів. Астрономам вдалося спостерігати великі яскраві сонця, відомі як зірки S-типу, проте Бакала вважає, що більш старі та тьмяні об'єкти, такі як нейтронні зірки, здатні заявити про своє існування за допомогою гравітації.

За словами Льоба, його ідеї виникли в результаті нещодавно прочитаного курсу. Одного разу Льоб запитав своїх студентів, що вони воліли б — прокотитися на інопланетному космічному кораблі або відправитися в чорну діру? Більшість захотіли зустрітися з інопланетянами та розповісти про це в інтернеті, якщо, звичайно ж, буде до нього доступ. А ось подорож в чорну діру нікого не захопила, адже Instagram там не працює — навіть він не в силах подолати її тяжіння.

Деніел Клері

За матеріалами: ІноЗМІ

Редакція не несе відповідальності за думку, яку автори висловлюють у блогах на сторінках ZIK.UA

*Якщо Ви знайшли помилку в тексті новини, виділіть її та натисніть Ctrl+Enter.

Loading...