Může to být nebezpečné - může to být zábava! To je názor jednoho z předních astrofyziků ve Spojených státech as vtipem uvažuje o možnostech, které by lidé mohli získat, kdyby byli transportováni do blízkosti supermasivní černé díry. Navrhl, že pokrok ve vývoji kosmických motorů by nám mohl umožnit zorganizovat „terénní výzkum“nejbližší takové díry.
Od 90. let jsme věděli, že planety mohou obíhat pulsary, neuvěřitelně husté objekty vytvořené silnými explozemi hvězd. Bylo by rozumné předpokládat, že se mohou točit kolem černých děr, které, jak se překvapivě může zdát mnoha, mají menší dopad na jejich prostředí než pulsary. Na některých z těchto planet může život dokonce existovat, protože mnoho živých věcí na Zemi, jak víme, se přizpůsobilo extrémním podmínkám, včetně velmi vysokých a nízkých teplot, kyselých, solných a dokonce i radioaktivních prostředí.
Obytné planety se nacházejí v blízkosti supermasivních černých děr, které jsou umístěny ve středu většiny galaxií. Naše vlastní galaxie, Mléčná dráha, obsahuje černou díru s hmotností rovnající se hmotnosti čtyř milionů hvězd dohromady. Nejvnitřnější stabilní kruhová oběžná dráha (SVUKO) tohoto objektu, známá jako Sgr A * (Střelec A *), se zhruba rovná oběžné dráze, na které se Merkur pohybuje kolem našeho slunce.
Jaké by to bylo žít na takové planetě?
Než začneme hovořit o mnoha nebezpečích pro život v blízkosti černé díry, podívejme se na výhody. Pokud se objeví civilizace nebo migrují do blízkosti černých děr, jaké zajímavé a užitečné věci tam mohou udělat? 10 nejlepších možností přijde na mysl:
- Použijte černou díru jako zdroj čisté energie a vypusťte odpad do nálevky akrečního disku, kolem kterého se vír hmoty otáčí. Až 42% vlastní hmotnosti odpadu lze přeměnit na záření při černé díře SVUKO rotující maximální rychlostí.
- Připojte nějaký druh technického mechanismu k ose rotace černé díry jako obří setrvačník, ze kterého lze shromažďovat energii.
- Jděte na fotonových plachtách podél relativistických proudů rychlostí blízkou rychlosti světla.
- Prodlužujte mladistvost návštěvou kosmetických salonů, které se nacházejí blízko horizontu černé díry, kde čas teče pomaleji v důsledku gravitačního červeného posunu.
- Vychutnejte si pohled na celý vesmír, který se bizarně odráží na obrázcích gravitačních čoček kolem černé díry.
- Otevřete zábavní park na takzvané „fotonové kouli“, kde si můžete hrát s různými relativistickými efekty, například se můžete vidět zezadu, dívat se přímo dopředu, jak se světlo ohýbá kolem černé díry.
- Vezměte vše z nových možností pohybu ve vesmíru. Když se tedy v miliardách let Mléčná dráha spojí se sousední mlhovinou Andromeda, dvě černé díry v jejich středu se spojí do pevného binárního systému, což je druh gravitačního katapultu, který dokáže vypustit hvězdy a planety rychlostí světla, jak autor tohoto materiálu vysvětluje ve dvou článcích spoluautor s Jamesem Guillochonem. Cestovní kanceláře budou moci prodávat vstupenky na neuvěřitelné výlety na katapultované planety, které budou procházet celým vesmírem.
- Pošlete zločince do černé díry jako nejbezpečnější vězení s trestem smrti díky singularitě. Životnost vězňů bude záviset na množství černé díry. Čím méně závažný zločin se dopustí, tím masivnější bude jejich černá díra a čím déle budou moci žít mimo „vězeňské zdi“, což bude považováno za horizont černé díry.
- Jako komunikační prostředek používejte gravitační vlny vyzařované malými předměty obíhajícími po černé díře. Takové signály nemohou být blokovány žádnou ze známých forem hmoty.
- Vyzkoušejte základní aspekty kvantové gravitace zasláním skupin experimentálních fyziků a odborníků na teorii strun na organizované zájezdy.
Hlavní nebezpečí pro astronauty, kteří se pokoušejí zvládnout tyto činnosti, pochází z přílivových sil. Jak Albert Einstein zdůraznil ve svém slavném experimentu, kdokoli je uvnitř padajícího výtahu nebo kosmické lodi ve volném pádu, bude cítit absenci gravitace. Jakýkoli rozdíl v gravitační zrychlení mezi jeho hlavou a nohama však mohl snadno roztrhnout jeho tělo od sebe. Slapové síly by byly trestem smrti v blízkosti hvězdné hmoty černé díry, ale nepředstavovaly žádnou hrozbu pro lidské tělo v rozšířenějším prostoru kolem supermasivní černé díry, jako je Střelec A *.
V souladu s tím je hustota hmoty potřebná pro vzhled černé díry v lineárním vztahu s jejím časo-časovým zakřivením. Černé díry s nízkou hmotností se tvoří, když se jádro hmotné hvězdy zhroutí do hustoty vysoko nad jádrem atomového jádra. Ale pro supermasivní díru, mnohem vzácnější, stačí naplnit orbitu Jupiteru tekutou vodou. Zní to jednoduše, ale tento inženýrský projekt není proveditelný, protože by to vyžadovalo množství vody až 100 milionů sluncí. Teplo, které by se uvolňovalo při nalévání vody, by spálilo všechna sousední infrastrukturní zařízení.
Teplo uvolňované během zhutňování supermasivní černé díry představuje značné nebezpečí pro civilizace, které by mohly být umístěny ve středu galaxií. V našem společném článku s Johnem Forbesem jsme ukázali, že významná část planet ve vesmíru může ztratit svou atmosféru a oceány, které se mohou vypařit v důsledku skutečnosti, že v určitém okamžiku jejich existence byly poblíž galaktického jádra.
Propagační video:
Poprvé v lidské historii máme technologii pro zachycení snímků superhmotných černých děr ve středu Mléčné dráhy a obří eliptické galaxie M87 na pozadí zářící hromady plynu za nimi. První takový obrázek bude zveřejněn v průběhu roku.
Na přednášce v roce 2018 na konferenci Black Hole Initiatives, interdisciplinárním centru pro výzkum černé díry na Harvardu, jsem navrhl, že další pokrok v kosmickém pohonu by nám mohl umožnit terénní studium blízké černé díry. To poskytne skvělou příležitost vyzkoušet jednu z výše uvedených aktivit - a možná si vyměnit poznámky o kvantové gravitaci s některými turisty z jiných civilizací, kteří tam již tábořili.
Abraham Loeb je předsedou katedry astronomie na Harvardské univerzitě, zakládajícím ředitelem iniciativy Harvard Black Hole Initiative a ředitelem Institutu pro teorii a výpočet v Harvard-Smithsonianově centru pro astrofyziku. Předsedá také poradní radě pro horký projekt Průlomové hvězdy.