Человечество пропустило вечеринку? Являются ли SETI, уравнение Дрейка и парадокс Ферми всего лишь артефактами нашего невежества в отношении развитой жизни во Вселенной? Новое исследование, посвященное черным дырам и их мощному влиянию на звездообразование, предполагает, что мы, как развитая жизнь, можем быть реликвиями ушедшей эпохи во Вселенной.
SETI, Уравнением Дрейка и парадоксом Ферми - это разные способы, которые связаны с великим вопросом: одиноки ли мы? Мы задаем эти вопросы так, как если бы человечество проснулось на этой планете, огляделось по окрестностям и задалось вопросом, где все остальные?
Мы живем в эпоху открытий экзопланет, и астрономы заняты поиском планет, которые могут быть пригодны для жизни, то есть на их поверхности есть жидкая вода. Это простое определение обитаемости, но оно полезно для сортировки тысяч открытых нами экзопланет и еще неисчислимых миллионов, ожидающих своего открытия.
Но как насчет более широкого взгляда на обитаемость и, особенно, на другую развитую жизнь? Является ли прочесывание отдельных планет лучшим способом поиска другой жизни? Или сами определенные галактики с большей вероятностью могут иметь развитую жизнь, для развития которой могут потребоваться миллиарды лет? Влияют ли черные дыры в галактиках на вероятность возникновения развитой жизни?
Дэвид Гарофало - профессор физики в Университете штата Кеннесо в Джорджии исследует физику черных дыр, и в новой статье под названием “Согласно данным о черных дырах, развитая жизнь достигла пика миллиарды лет назад”, которая пока не прошла рецензирования но скоро это будет опубликована в журнале Galaxies.
В своей статье Гарофало объясняет, как черные дыры могут повлиять на существование развитой жизни и как связь с черными дырами может либо стимулировать, либо подавлять звездообразование. Произойдет это или нет, зависит от окружающей среды и от того, находится ли Сверх Массивная Черная Дыра (SMBH) в среде с разреженным или богатым содержанием газов и пыли.
“Связь между черными дырами и звездообразованием позволяет нам установить связь между черными дырами и местами и временами, когда внеземной разум (ETI) имел больше шансов появиться”, - пишет Гарофало.
Уравнение Дрейка пытается придать форму нашим размышлениям о других разумных цивилизациях. Это вероятностное уравнение, которое пытается вычислить количество разумных и коммуникативных цивилизаций, существующих в Млечном Пути. Усилия Гарофало простираются за пределы Млечного Пути во Вселенную. Но Вселенная огромна и древна. С чего начать?
Гарофало начинается с черных дыр, обратной связи и звездообразования.
“Наше понимание процессов, которые определяют, где и когда во Вселенной достигаются пики звездообразования, выросло до такой степени, что мы можем начать более широко исследовать вопрос о разуме в пространстве и времени”, - пишет Гарофало.
Обратная связь с черными дырами влияет на звездообразование в галактиках, но эффект варьируется.
Гарофало широко исследовал черные дыры, и эта статья в значительной степени опирается на его исследования и работу других ученых в этой области. Гарофало утверждает, что развитая жизнь достигла пика миллиарды лет назад, и все из-за прямой связи между слияниями черных дыр, звездообразованием и планетами, которые формируются вокруг этих звезд. Все началось со слияния черных дыр, которое, вероятно, приводит к образованию активных ядер галактик (AGN,) - так называют сверхмассивную черную дыру (SMBH) в центре галактики, которая накапливает достаточно вещества, чтобы ярко светить. Некоторые AGN испускают джеты - струи раскаленной материи, и они зависят от природы вещества, накапливающегося у черной дыры. Вещество - это газ галактики, и разные галактики имеют различную газовую среду.
Струи - это основной способ взаимодействия черных дыр с окружающей средой, перекачивающий материю обратно из их акреционных дисков в окружающую среду - обратная связь. Различные черные дыры управляют различными типами обратной связи, и некоторая обратная связь приводит к более высоким темпам звездообразования.
Иногда вся эта обратная связь стимулирует звездообразование. Но иногда она впрыскивает слишком много энергии в свою галактику или скопление галактик, и это препятствует звездообразованию. Она слишком сильно нагревает газ, а для коллапса и образования звезд газ должен быть холодным. Основная часть работы Гарофало заключается в определении того, когда обратная связь с черной дырой стимулирует звездообразование, а когда она подавляет звездообразование.
Это плохая новость для развитой жизни в галактиках и скоплениях галактик с большей плотностью газа. Несмотря на то, что газа, вещества, из которого рождаются звезды, больше, газ перегревается, препятствуя звездообразованию.
Но как насчет галактик и скоплений с разреженным газом?
“В более изолированных средах, напротив, звезды развиваются на главной последовательности, не нарушаемой обратной связью AGN”, - резюмирует Гарофало. Это также важно, потому что мы говорим не только о появлении жизни, которое могло произойти на Земле всего за несколько сотен миллионов лет. Мы говорим о развитой жизни, подобной нашей, которой потребовалось 4,5 миллиарда лет, чтобы появиться на Земле. Звезды главной последовательности - самые долгоживущие и стабильные звезды, и гораздо более вероятно, что развитая жизнь может возникнуть вокруг звезд главной последовательности, чем вокруг других звезд.
Но то, где может возникнуть развитая жизнь, - это только часть исследования. Гарофало хотел выяснить, когда это было наиболее вероятно. Все это восходит к первоначальным слияниям черных дыр, в результате которых образуются аккрецирующие черные дыры с противоположным вращением. “Встречно вращающиеся аккрецирующие черные дыры являются продуктом слияний, и функция слияния достигает своего пика при красном смещении в 2”, - пишет он. Красное смещение в 2 произошло около 11 миллиардов лет назад, когда Вселенной было 2,8 миллиарда лет.
Это возраст, когда появляются AGN и вызвают звездообразование и формирование планет. Земля сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, а мы, развитая жизнь, способная к межзвездному общению, только появились. Таким образом, используя нас в качестве ориентира, можно предположить, что развитая жизнь может появиться примерно через 4,5 миллиарда лет после появления правильных черных дыр в правильных галактиках. Гарофало округляет это до 5 миллиардов лет. “Таким образом, мы принимаем исходное значение в 5 миллиардов лет, что приводит нас к 7,8 миллиардам лет после Большого взрыва, или 6 миллиардам лет назад”.
На этом этапе проницательный читатель может задаться вопросом о металличности. 6 миллиардов лет назад металличность была ниже, так разве это не повлияло бы на типы формирующихся планет и на то, могла ли на них возникнуть развитая жизнь или нет?
Не обязательно.
Гарофало указывает, что галактики, в которых наиболее вероятно существование AGN, являются изолированными эллиптическими галактиками. Но это не старые красные и мертвые эллиптические галактики. Те, о ком говорит Гарофало, отличаются. Вместо этого “ожидается, что в этих изолированных эллиптических галактиках не будет низкой металличности, потому что они вызваны AGN слияниями с обильным холодным газом, возможно, из дискообразной галактики”, - объясняет он. Также известно, что старые красные и мертвые эллиптические галактики населены более старыми звездами и в них преобладают M-карлики или красные карлики, чьи обитаемые зоны находятся “ближе к звезде и подвержены звездным вспышкам и вращению с приливным захватом, которые работают против развития жизни”, - пишет Гарофало. Но в подмножестве эллиптических галактик, о которых он говорит, преобладают не красные карлики.
Итак, вот оно. Если Гарофало прав, тогда нам нужно переосмыслить SETI. “Учитывая время и места, определенные для ETI в этой работе, мы ожидаем, что для поиска SETI потребуются сигналы, поступающие от цивилизаций Кардашевского типа III”, - пишет он в своем заключении. Цивилизация III типа Кардашева - это та, которая способна получать доступ ко всей энергии, излучаемой ее галактикой.
Согласно работе Гарофало, человечество действительно опоздало на вечеринку. “В той степени, в какой мы можем когда-нибудь говорить о пиковой эпохе появления технологически развитой жизни во Вселенной, наше упрощенное исследование возникновения жизни в контексте обратной связи AGN указывает на то, что такое время осталось в прошлом”, - заключает он. “Следовательно, мы на планете Земля опоздали”.
Возможно, мы опоздали, но мы не обязательно одиноки. Возможно, другие посетители вечеринок только прибывают. Мы здесь, так что, возможно, и другие тоже.
Когда дело доходит до общения с другой развитой цивилизацией, это открытый вопрос. Но посмотрите на нас. Развитая жизнь все еще появляется. Возможно, когда-нибудь две цивилизации вступят в контакт друг с другом.
Чтобы это произошло, нам нужно знать, куда направить наши усилия в этой огромной Вселенной. Если эта работа подтвердится, она может помочь продвинуть поиск внеземных разумных существ, показав нам, где искать.
