Jak by se žilo pod supermasivním černým sluncem?  
Kolem supermasivní černé díry by mohla obíhat terestrická planeta, kde by fungoval život podobný pozemskému. Výpočty interdisciplinárního týmu fyziků z Olomouce a Opavy potvrzují možnost existence bizarních obyvatelných světů představených ve filmu Interstellar.

 

Jak by se žilo pod černým sluncem? Kredit: Pavel Bakala & Jaroslav Čáp / Ústav fyziky FPF SLU.
Jak by se žilo pod černým sluncem? Kredit: Pavel Bakala & Jaroslav Čáp / Ústav fyziky FPF SLU.

Představte si, že se lidstvo se dostalo do úzkých a hledá novou planetu, kde by se mohlo usídlit. Ve Sluneční soustavě to moc nejde a k cizím planetám to pro nás hodně daleko. Co kdybychom ale našli červí díru, tak jako ve filmu Interstellar od Christophera Nolana, a na jejím druhém konci by byly planety u supermasivní černé díry? Dalo by se na nich vůbec žít?

Pavel Bakala.  Ústav fyziky FPF SLU.
Pavel Bakala. Ústav fyziky FPF SLU.


Na tuhle exotickou otázku hledali odpověď kvantový optik Tomáš Opatrný a relativista Lukáš Richterek z Přírodovědecké fakulty  Palackého univerzity v Olomouci, společně s astrofyzikem Pavlem Bakalou, působícím na Ústavu fyziky Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě, kteří si propočítali podmínky pro existenci na planetách u supermasivních černých děr. Badatelé vyšli z toho, že na Zemi je život možný díky horkému Slunci a chladné obloze. Fyzici říkají, že život potřebuje ke své existenci negativní entropii. Živé organismy jsou vysoce uspořádané a mají tím pádem nízkou entropii, kterou si potřebují udržet. A právě kontrast mezi horkým Sluncem a chladnou oblohou zásobuje Zemi spoustou negativní entropie. Opatrný, Richterek a Bakala vyzkoušeli opačný scénář, tedy horkou oblohu a chladné „slunce“, čili supermasivní černou díru. 

Vlevo běžná Dysonova sféra u hvězdy, vpravo Dysonova sféra u černé díry. Kredit: P. Bakala / Ústav fyziky FPF SLU.
Vlevo běžná Dysonova sféra u hvězdy, vpravo Dysonova sféra u černé díry. Kredit: P. Bakala / Ústav fyziky FPF SLU.

Výpočty ukazují, že hodně záleží na tom, jestli dotyčná černá díra rotuje nebo nikoliv. Pro planety u nerotujících černých děr nejsou za stávající teploty reliktního mikrovlnného záření, která se pohybuje kolem 2,73 kelvinů, vyhlídky nijak růžové. Na takových planetách by zřejmě nebylo dost energie, aby mohla zajistit existenci civilizace, ani života pozemského typu. O něco lepší by to snad mohlo být na terestrických planetách, pokud by obíhaly kolem primordiálních černých děr v mladém vesmíru, v němž mělo reliktní mikrovlnné záření dejme tomu pokojovou teplotu. Jenže, podmínky pro evoluci života tak brzy po vzniku vesmíru nebyly příznivé z řady důvodů, a je otázkou, zda primordiální černé díry vůbec existovaly.

Gargantua s planetou Miller. Kredit: Paramount Pictures Warner Bros.
Gargantua s planetou Miller. Kredit: Paramount Pictures Warner Bros.

V úplně jiné situaci by byly planety typu Země, které by obíhaly v blízkosti rychle rotujících Kerrových supermasivních černých děr. V takovém případě by mocně zapracovala gravitace a další fyzikální jevy, a změnily by teplotu oblohy planet natolik, že by takové světy nabízely mnohem více vhodné energie.

Pokud jde o film Interstellar, jeho hrdinové se červí dírou dostanou do podivuhodného systému, v němž hraje ústřední roli právě rychle rotující supermasivní černá díra Gargantua. Gargantuu obíhají planety Miller, Mann a také bezejmenná neutronová hvězda. Planeta Miller je pravděpodobně superzemě a zároveň vodní svět s ohromnými vlnami. Mann je zase zmrzlá terestrická planeta o něco menší než Země a se čpavkovou atmosférou. Nedaleko od Gargantui je i Pantagruel, hvězda hlavní posloupnosti, kolem které obíhá pouštní planeta Edmunds. Tato planeta sice není příliš pohostinná, jako jediná z planet v okolí Gargantui je ale obyvatelná pro lidstvo.

Opatrný, Richterek a Bakala přiznávají, že je planety představené ve filmu Interstellar velmi inspirovaly. Badatelé souhlasí s tím, že Millerova planeta, tak jak ji Interstellar popisuje, by byla pro život doopravdy drsná. Zároveň ale tvrdí, že kdyby existovala planeta na oběžné dráze jen o něco málo vzdálenější od Gargantui, tak by se na ní mohlo žít velmi podobně jako na Zemi.

Obyvatelná poušť planety Edmunds. Kredit: Paramount Pictures Warner Bros.
Obyvatelná poušť planety Edmunds. Kredit: Paramount Pictures Warner Bros.


Co kdyby ale kolem supermasivní černé díry neobíhaly žádné planety a by je chtěl přesto využít jako zdroj energie? V mladém vesmíru by to možná šlo. Pokud by kolem takové černé díry někdo postavil černoděrovou verzi Dysonovy sféry. Jak čtenáři OSLA jistě vědí, Dysonovy sféry jsou megakonstrukce obklopující hvězdu, které zachycují záření hvězdy a do okolního vesmíru vyzařují odpadní tepelné záření. Černoděrová verze Dysonovy sféry funguje opačně. Absorbuje reliktní mikrovlnné záření a odpadní teplo vyzařuje do černé díry. Olomoucko-opavský tým spočítal, že kdyby taková megakonstrukce fungovala u supermasivní černé díry s poloměrem stínu odpovídajícím poloměru Slunce (696 tisíc kilometrů, tedy menším než černá díra v centru Mléčné dráhy), při reliktním mikrovlnném záření o pokojové teplotě, tak by získávala o 3 řády více zužitkovatelné energie, než kolik v současnosti dostává Země od Slunce.

Článek interdisciplinárního týmu fyziků z Olomouce a Opavy je už volně ke stažení na volně přístupném mezinárodním vědeckém online archívu arXiv, provozovaném Cornellovu univerzitou (http://arxiv.org/abs/1601.02897).


Literatura
arXiv:1601.02897, Wikipedia (Interstellar / film).

Autor: Stanislav Mihulka
Datum: 14.01.2016
Tisk článku

Fantastika - Akunin B.
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 298 Kč
cena: 265 Kč
Fantastika
Akunin B.
Související články:

Ryzí vědecká fantastika ve filmu Interstellar     Autor: Stanislav Mihulka (13.11.2014)
Vábení stínů černých děr     Autor: Pavel Bakala (12.11.2015)
Jaké je hvězdné nebe nad černou dírou?     Autor: Pavel Bakala (14.12.2015)



Diskuze:

Další faktory pro obyvatelnost

Jan Turoň,2016-01-16 02:42:34

Jak by se život vypořádal s magnetickým polem kolem černé díry? To by byly, panečku, pořádné polární záře! A jak by se planeta vypořádala se slapovými silami? Když se kouknu na povrch Io, dává mu Jupiter pěknou čočku.
Předpokládám, že planeta by měla vázanou rotaci a že pád meteoritu pohybujícího se relativistickou rychlostí by dal tamní protivzdušné obraně pořádně zabrat. Na druhou stranu by tam nemuseli stavět urychlovače částic.

Odpovědět


Re: Další faktory pro obyvatelnost

Pavel Bakala,2016-01-16 09:55:53

Samotná standardní Kerrova černá dira ( tj. rotujcí a bez elektrického náboje) žadné vlastní magnetické pole nemá. Magnetická pole vznikají v akrečním disku nebo obecně v okolní akreující hmotě. Přítomnost akrečního disku ovšem zase vylučuje existenci planet na nízkých orbitách. Samozřejmě, slapové síly jsou u problém u černých děr hvězdných velikostí. Potřebovali bychom spíše osamocenou supermasivní černou díru, čím hmotnější, tím lepší. Souhlasím, že relativistické meteory na retrográdních orbitách by skutečně mohly být velmi vážným, až fatálním problémem.
Právě se s kolegy snažíme trošku detailněji vyspecifikovat parametry nějakých habitable zones v okolí černých děr a něco o tom sepsat, takže díky za připomínky.

Odpovědět

Kolik Mt freonu by potřebovala Megasféra pro čerpání tepla z 0°C

Josef Hrncirik,2016-01-15 07:19:27

PV a konopná pole v IR záři málo vynáší

Odpovědět


V té přijímací Megasféře musí být mnohem větší vysílající Gigasféra!

Josef Hrncirik,2016-01-15 11:42:32

Má tam zakřivení Všehomíra správné signum?

Odpovědět


Megasférou si z oblohy levně nasajeme teplo teploty cca 273K

Josef Hrncirik,2016-01-15 17:57:52

z Gigasféry (místo chladící věže či sálání do studeného Všehomíra (došel či se tepelně vyrovnal)) nám bude VelečernáVeledíra zdarma skládkovat vysálané odpadní teplo (alias entropii), dokud teplota oblohy nepoklesne až k OK 0 K či nedojde k sežrání Giga či Makrosféry výše uvedenou VV.

Odpovědět

Jak krátce by trval černý rok?

Josef Hrncirik,2016-01-14 20:58:24

Odpovědět


Jak vysoký by byl příliv?

Josef Hrncirik,2016-01-14 21:25:25

Odpovědět


Re: Jak krátce by trval černý rok?

Pavel Bakala,2016-01-15 11:01:00

Velmi hrubý odhad : Pro planetu obíhající velmi blízko nejnižší možné stabilní obity (ISCO) kolem extrémně rychle rotující černé díry s hmotností 100 miliónů Sluncí vychází orbitální perioda na cca 53 hodin.

Odpovědět


Díky. Klasicky mi vyšlo jen 2 dny

Josef Hrncirik,2016-01-15 11:35:20

Odpovědět

Záření

Michal Kára,2016-01-14 19:20:07

Hmota padající do černé díry ale vydává hodně tvrdého záření, ne? To by spolehlivě sterilizovalo veškerý vyšší život v blízkém prostoru.

Odpovědět


Re: Záření

Pavel Bakala,2016-01-14 19:57:29

Dobrý večer,

ne všechny černé díry jsou aktivní/akreující. Pokud hvězdná černá díra nebude součástí binárního systému, tak do ní toho zas až tak moc padat nemusí. My samozřejmě logicky pozorujeme černé díry ( nebo spíše tzv. "black hole candidate" objekty) v silně zářících akreujících binárních systémech - mikrokvazarech. Obdobně i supermasivní černé díry v jádrech galaxií mohou být docela klidné, viz např. Sagittarius A* v centru naší Galaxie - Mléčné dráhy.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni