Могут ли существовать обитаемые экзопланеты, которые вращаются вокруг черной дыры, имеющей аккреционный диск?
В научно-фантастическом фильме 2014 года «Интерстеллар» команда космонавтов исследует несколько планет, вращающихся вокруг сверхмассивной черной дыры по имени "Гаргантюа", чтобы оценить пригодность этих миров для жизни человека. Могут ли такие планеты вообще существовать?
Мы знаем, что Вселенная переполнена планетами, но мы еще не нашли ни одной, которая бы вращалась вокруг черной дыры (не говоря уже о червоточине, по которой можно было бы туда добраться). Тем не менее, интересно порассуждать о факторах, которые в таких мирах могут повлиять на существование жизни, какой мы её знаем.
Черные дыры, как следует, собственно, из названия, не излучают энергию в виде света. Это значит, что черная дыра сама по себе не сможет давать свет или тепло для поддержания жизни на близлежащих планетах.
К счастью, для нашего гипотетического далекого мира, у многих сверхмассивных черных дыр есть аккреционный диск — тонкий, плотный, дискообразный поток материи, «направляемый» гравитацией к горизонту событий. По мере того, как вещество в диске падает внутрь, оно нагревается и начинает ярко светиться, позволяя нам, землянам, видеть этот эффект издалека (и даже делать снимки этих объектов).
Итак, излучение от аккреции вещества на черную дыру должно давать свет и тепло, нагревая поверхность ближайшей планеты.
Оказывается, количество энергии, излучаемой в виде света аккреционным диском черной дыры, может зависеть с достаточной точностью от ее массы. Эта оценка, называемая пределом Эддингтона, успешно использовалась для описания количества энергии, излучаемой сверхмассивными черными дырами в ядрах галактик.
Итак, давайте представим, что наша планета вращается вокруг черной дыры массой 10 миллионов солнечных с аккреционным диском: предел Эддингтона говорит нам, что выход энергии (или светимость) диска будет примерно в 300 миллиардов раз превышать выход энергии Солнца!
Учитывая это огромное количество света и тепла, на каком расстоянии от черной дыры планета будет поддерживать подходящую температуру, чтобы живые организмы могли там существовать и размножаться? То есть, где находится «обитаемая зона» черной дыры?
Получается, планета, похожая на Землю, должна располагаться очень далеко: примерно в 550 000 раз дальше, чем расстояние между Землей и Солнцем — более восьми с половиной световых лет! «Год» в таком мире (то есть время прохождения планетой полной орбиты) будет длиться 130 тысяч земных лет!
Теперь нужно упомянуть о некоторых сложностях, которые будут поджидать нас на планете, освещаемой сверкающим диском "черной звезды".
Основная проблема состоит в том, что рассматриваемая нами черная дыра излучает свет в другом диапазоне частот нежели Солнце. В то время как наша родная звезда излучает в основном видимый и инфракрасный свет, активно аккрецирующая черная дыра будет испускать большое количество своей энергии в виде ультрафиолетового, рентгеновского и гамма-излучения.
К сожалению, высокоэнергетические фотоны в этом потоке света могут повреждать и уничтожать хрупкие живые клетки… Так что, если вы хотите жить на планете рядом с черной дырой и совершать променад под инопланетным небом, вам лучше запастись большим количеством солнцезащитного крема!
Ставьте «палец вверх», если понравился материал, и подписывайтесь на канал. До новых встреч!