Er livet muligt omkring sorte huller?

Kunstnerens illustration af et sort hul. (Billedkredit: NASA)

Paul M. Sutter er astrofysiker ved SUNY Stony Brook og Flatiron Institute, vært for Spørg en rummand og Rumradio og forfatter til ' Dit sted i universet. 'Sutter bidrog med denne artikel til guesswhozoo.com's ekspertstemmer: Op-Ed & Insights .

Vi er vant til at tænke på mulige hjem for livet på vandige verdener, der kredser om stjerner som solen, men et nyt forskningsartikel har fundet et nyt potentielt levested: en stenet planet, der kredser lige forbi begivenhedshorisonten for et hurtigt spinnende supermassivt sort hul.

De eksotiske kræfter omkring det sorte hul er i stand til at opvarme planeten helt rigtigt, men scenariet kommer med en fangst: planeten skal gå i kredsløb med næsten lysets hastighed.

Relaterede: 10 eksoplaneter, der kunne være vært for fremmede liv

Levested for menneskeheden

Vi kender ikke alle de mulige steder, hvor livet kan opstå vores univers , fordi vi indtil videre kun har ét eksempel: os. Og mens forskere (og sci-fi-forfattere) nyder at tænke på alle mulige eksotiske arrangementer og muligheder for livsformer, for seriøse søgninger efter udenjordisk intelligens, er det bedst at bruge vores egne omstændigheder som en skabelon, på jagt efter liv, der ikke er for ulige hvad vi finder på Jorden.

Ud fra det kan vi trække to ekstremt brede krav. For det første kræver livet som vores eget flydende vand. Vand er det mest almindelige molekyle i universet, sammensat af brint (element nr. 1 når det kommer til overflod i kosmos) og ilt (biproduktet af fusionsreaktioner inde i stjerner som f.eks. vores sol , hvilket gør det også meget almindeligt). Men det vand fordampes normalt enten i et plasma (og dermed meget dårligt for livet) eller låses fast i sin faste, frosne tilstand som is (også ikke særlig godt for livet).

De flydende ting er sværere at komme til og kræver en varmekilde, der ikke er så varm, at vand bare fordamper. Vi har fundet denne perfekte balance kun på to slags steder: den såkaldte 'beboelige zone' af stjerner, et bånd af baner, hvor lyset afgiver det helt rigtigt; og begravet under de iskolde skorper på visse måner på de ydre planeter i vores solsystem, hvor tidevandsopvarmning genererer den nødvendige energi.

Men bare rå varme er ikke nok. Livet er en kompleks proces, der bruger energi til at gøre interessante ting (som at flytte rundt, spise og reproducere). Alle disse processer er ikke helt effektive, så de genererer spildvarme. Denne spildvarme skal dumpes sikkert væk fra miljøet; ellers ender du med mareridt drivhus scenarier, hvor temperaturen eskalerer til ukontrollerede niveauer og dræber ethvert liv, der er startet.

På jorden dumper vi vores spildvarme i selve rummet i form af infrarød stråling. Denne kontrast, mellem en energikilde og et sted at lægge alt affald, gør det muligt for livet at blomstre på vores hjemmeplanet og formodentlig enhver anden planet med et lignende setup.

Relaterede: 7 teorier om livets oprindelse

Varme monstre

Ved første øjekast ser sorte huller ud til at være de mindst indbydende hjem for potentielle livsformer. De er jo objekter lavet af ren tyngdekraft, der trækker alt ind, der kommer for tæt under deres begivenhedshorisonter, og lukker dem for yderligere kontakt med resten af ​​universet for evigt. Intet, ikke engang lys, kan undslippe deres tyngdekraft.

Sorte huller afgiver ikke lys selv - de er jo sorte - men den uundgåelige tyngdekraft kan give en overraskelse, der er unik for dem i hele kosmos.

Gennemtrængning af universet er noget, der kaldes den kosmiske mikrobølge baggrund (CMB). CMB er den resterende stråling fra da universet bare var en baby, kun 380.000 år gammel. Det er langt den største strålekilde i hele kosmos, der let oversvømmer alle stjerner og galakser med mange størrelsesordener. Grunden til at du ikke kan se det er, at det primært er i mikrobølgeområdet i det elektromagnetiske spektrum (deraf navnet).

Med andre ord er CMB kold, med en temperatur på cirka 3 grader over det absolutte nul.

Men da det CMB -lys falder ned i et sort hul, bliver det bluesforskiftet, stødt til højere og højere energier fra den ekstreme tyngdekraft. Lige før det rammer begivenhedshorisonten, kan CMB -lys få så meget energi, at det skifter til infrarøde, synlige og endda ultraviolette dele af spektret.

Med andre ord, nær et sort hul, holder CMB op med at være kold og bliver meget, meget varm.

Hvad mere er, hvis det sorte hul snurrer, er det i stand til at fokusere lyset i en smal stråle, hvilket får CMB til at se ud som et enkelt sted på himlen. Lidt som en sol.

Guldlok

Så hvis du er i stand til at komme tæt nok på et sort hul, vil du finde dig selv overraskende varm, og hvis du er en planet, kan du bare finde din vandis omdannet til flydende vandhav - et potentielt hjem for livet.

Men for at livet skal trives, har det også brug for en køleplade, som let kan leveres af selve det sorte hul. Tæt på det sorte hul forstørrer gravitationsforvridninger begivenhedshorisontens udseende og hæver den langt større, end du måske naivt tror.

Tæt nok på det sorte hul (f.eks. I en radius mindre end 1% over begivenhedshorisonten) krymper den varme CMB til kun at fylde en lille disk, mens hændelseshorisonten svulmer op til at dække 40% af himlen. Hvis din planet roterer, har du så en 'sol' og en 'nat' - og livet har alt, hvad det har brug for for at gøre sin forretning.

Men baner i denne radius er normalt ekstremt ustabile, tilbøjelige til bare at falde helt ind i selve den frygtelige sorthed. For nylig et team af forskere offentliggjort en analyse i The Astrophysical Journal , udforske dette scenario for at se, om der var nogen måde at stabilisere situationen på.

Og de fandt en måde at få det til at fungere. Hvis det sorte hul er stort, mindst 1,6x108 gange solens masse og hurtigt spinder, er det vært for en 'beboelig zone' lige knap over begivenhedshorisonten, hvor CMB -lyset topper i UV -delen af ​​spektret - varmt, men ikke forfærdeligt. Enhver tættere og planeten ville blive ødelagt af ekstreme tyngdekræfter, og længere og CMB ville være for kold. Men i det smalle bånd? Helt rigtigt.

Selvom dette scenario er muligt, ville det ikke være særlig smukt. Planeten skulle bane omkring næsten lysets hastighed , der oplever en tidsudvidelsesfaktor på tusinder - hvilket betyder, at for hvert sekund, der går på den verden, ville timer glide forbi for os. Og hvem ved, om en planet overhovedet kunne finde sin vej så tæt på et sort hul, mens den stadig overlever.

Alligevel viser arbejdet, at vi skal holde vores sind åbent, når det kommer til potentielle hjem for livet, til og med nogle af de mest forfærdelige miljøer i universet.

Læs mere: ' Beboelige zoner omkring næsten ekstremt snurrende sorte huller (sort sol revideret) '

• 13 måder at jage intelligente udlændinge på
• Billeder: Universets sorte huller
• For at finde fremmed liv, bør vi fokusere på hvide dværgstjerner

Du kan lytte til Ask A Spaceman -podcasten på iTunes og på Internettet kl http://www.askaspaceman.com . Stil dit eget spørgsmål på Twitter ved hjælp af #AskASpaceman, eller ved at følge Paul @PaulMattSutter og facebook.com/PaulMattSutter . Følg os på Twitter @Spacedotcom eller Facebook .

TILBUD: Spar mindst 56% med vores seneste magasinaftale!

Alt om rummet magasin tager dig med på en ærefrygtindgydende rejse gennem vores solsystem og videre, fra den fantastiske teknologi og rumfartøjer, der gør det muligt for menneskeheden at vove sig i kredsløb, til rumforskningens kompleksitet. Se tilbud

TILBUD: Spar mindst 56% med vores seneste magasinaftale!

Alt om rummet magasin tager dig med på en ærefrygtindgydende rejse gennem vores solsystem og videre, fra den fantastiske teknologi og rumfartøjer, der gør det muligt for menneskeheden at vove sig i kredsløb, til rumforskningens kompleksitet. Se tilbud