Po premierze filmu Interstellar w listopadzie 2014 r. wizja podróży kosmicznych Christophera Nolana została szczegółowo zbadana przez fizyka, laureata Nagrody Nobla, Keitha Thorne’a. Rezultatem jest sukces, który łączy kinowy spektakl z rygorystyczną astrofizyką. Wymaga to oczywiście swobody twórczej. Jak fizyk Jean-Pierre Lumne szybko odkrył na swoim blogu Futura, obraz supermasywnej czarnej dziury Gargantui jest wizualnie oszałamiający, ale fizycznie mylący. Jednak pod błyszczącą fasadą Hollywood ten film spisuje się bardzo dobrze. Mechanika orbitalna? Niezawodny. Dylatacja czasu w pobliżu dziury grawitacyjnej? Dokładny. Nauka pozostaje aktualna, nawet jeśli grafika jest trochę zbyt ładna.
Teraz, gdy Teleskop Horyzontu Zdarzeń zaczyna rejestrować rzeczywiste obrazy tych kosmicznych potworów, nowe badania przeprowadzone w Japonii dodają nieoczekiwanej autentyczności fikcyjnemu światu Nolana. Naukowcy, którzy opublikowali swoje odkrycia w Astrophysical Journal i na arXiv, postrzegają czarne dziury jako coś więcej niż tylko cmentarze. Wierzą, że wokół nich mogą powstawać planety.
Nie ma to nic wspólnego ze środowiskiem kwazara, gdzie poziom promieniowania natychmiast rozwiewa atmosferę. W nowym artykule skupiono się na aktywnych jądrach galaktycznych o niskiej jasności (AGN). Są to „cichy krewni” kwazarów. W tym obszarze matematyka sugeruje coś dziwnego. Dyski akrecyjne wokół czarnych dziur mogą być realnymi wylęgarniami egzoplanet.
Jak powstają planety wokół czarnych dziur?
To założenie brzmi jak science fiction, ponieważ tak jest. Przez dziesięciolecia model standardowy przewidywał, że ekstremalne siły pływowe i promieniowanie w pobliżu czarnej dziury rozerwą planety przed ich uformowaniem. Uważa się, że tamtejsze środowisko jest wrogie i niesprzyjające tworzeniu się struktur.
Jednak analiza japońskiego zespołu zmieniła to postrzeganie. Badają dynamikę wirującego pierścienia gazu i pyłu zasilającego czarną dziurę. Warunki mogą się znacznie różnić. Jeśli centralna czarna dziura jest częścią aktywnego jądra galaktycznego o niskiej jasności (AGN), niektóre obszary dysku stają się chłodniejsze i gęstsze. To chłodzenie powoduje sklejanie się cząstek kurzu. Łączą się, rosną i ostatecznie tworzą planetozymale.
Badania wykazały, że w odpowiednich warunkach chaotyczne środowisko dysku akrecyjnego może być wystarczająco stabilne, aby mogły powstać planety.
To nie są tylko teoretyczne spekulacje. W artykule omówiono mechanizmy fizyczne, dzięki którym ciała stałe wytrzymują tak ekstremalne gradienty grawitacyjne. Kluczem jest równowaga pomiędzy grawitacją czarnej dziury a własnym momentem pędu dysku. Jeśli dysk jest wystarczająco duży, a czarna dziura nie działa z maksymalną mocą, obszary zewnętrzne mogą zachowywać się bardziej jak dysk protoplanetarny wokół młodej gwiazdy, a nie jak spirala śmierci prowadząca do osobliwości.
Dlaczego jest to ważne w poszukiwaniu egzoplanet
Jeśli to prawda, zasadniczo zmieniłoby to poszukiwania życia poza naszym Układem Słonecznym. Spędziliśmy lata szukając nadających się do zamieszkania stref wokół gwiazd. Zignorowaliśmy centrum galaktyki jako miejsce zbyt burzliwe, aby mogło tam istnieć życie. Jeśli jednak planety mogą formować się wokół czarnych dziur w mniej aktywnych galaktykach, być może szukamy w złym miejscu.
Konsekwencje są szokujące. Planety krążące wokół czarnych dziur nie otrzymują światła od gwiazd. Ich głównym źródłem ciepła jest
Japońscy naukowcy niszczą miejsca, w których może istnieć życie. Zwykle myślimy o czarnych dziurach jako o kosmicznych odkurzaczach – niszczycielskiej sile, która pochłania wszystko wokół nas. Jednak nowy model teoretyczny sugeruje, że materia akreująca wokół supermasywnych czarnych dziur w rzeczywistości tworzy strukturę podwójną. To nie tylko pusta przestrzeń.
Po pierwsze, dysk akrecyjny znajduje się tuż za horyzontem zdarzeń. Jest to pierścień przegrzanej materii krążący wokół czarnej dziury, czyli czarnej dziury Kerra. Jest niesamowicie gorąco. Ale spójrz dalej. Za tym pierścieniem ognia znajduje się torus pyłu. Ten gęsty torus pyłowy blokuje intensywne promieniowanie ze środka.
Torus ten rozciąga się na odległość od około 0,3 do 30 lat świetlnych. Temperatura tutaj znacznie spada. Staje się wystarczająco niski, aby pojawiła się struktura warstwowa. Zasadniczo otrzymujemy konfigurację bardzo podobną do dysku protoplanetarnego wokół młodej gwiazdy.
Linia śniegu wokół czarnej dziury
Astrofizycy obliczyli, że w dyskach tych powinny zachodzić te same procesy, które ukształtowały nasz Układ Słoneczny. Ziarna kurzu sklejają się ze sobą. Rosną. W końcu stają się planetami. Ramy czasowe? Kilkaset milionów lat.
To ważny punkt. Znajdujący się około trzech lat świetlnych od supermasywnej czarnej dziury pyłowy torus jest wystarczająco zimny, aby wywołać specyficzny proces. Zaczyna tworzyć się słynna linia śniegu lub szronu.
Nasze obliczenia pokazują, że w promieniu 10 lat świetlnych może powstać dziesiątki tysięcy planet, każda o masie 10 razy większej od masy Ziemi… Wokół czarnych dziur mogą istnieć układy planetarne o niesamowitych proporcjach.
— Eiichiro Kokubo, profesor, Japońskie Obserwatorium Narodowe
W naszym Układzie Słonecznym ta linia to miejsce, w którym woda i inne substancje lotne zamarzają, tworząc stałe cząsteczki lodu. Jest to konieczne do powstawania gazowych gigantów. Teraz cząsteczki lodu mogą tworzyć się dokładnie w ten sam sposób wokół czarnych dziur.
Potężne systemy w obszarach przemocy
To nie jest tylko domysł jednej osoby. Na ogromną skalę wskazuje Eiichiro Kokubo, jeden z autorów tego teoretycznego odkrycia. Nie mówimy o kilku zabłąkanych kamieniach. Mówimy o dziesiątkach tysięcy planet. Każdy z nich mógłby mieć masę 10 razy większą od masy Ziemi. Mogą powstawać w odległości do 10 lat świetlnych od centralnej „potwornej” dziury.
Konsekwencje są niesamowite. Wokół czarnych dziur mogą znajdować się układy planetarne na skalę, jakiej nigdy sobie nie wyobrażaliśmy.
Sean Raymond, astronom i ekspert ds. formowania się planet w Obserwatorium w Bordeaux, poparł ten pomysł około rok temu. Teoretycznie pokazał, że wokół supermasywnej czarnej dziury może istnieć dziwna, ale stabilna struktura egzoplanet.
Stabilny. W miejscu, gdzie siły pływowe rozerwałyby wszystko na strzępy.
W pobliżu horyzontu zdarzeń robi się bałagan w fizyce. Promieniowanie powinno zdmuchnąć atmosferę. Grawitacja musi niszczyć orbity. Jednak matematyka mówi co innego. Torus pyłu działa jak tarcza. Chłodzenie umożliwia wystąpienie kondensacji. Lód rośnie. Tworzą się planety.
Dlaczego to jest ważne? Zmienia to definicję strefy mieszkalnej. Od dziesięcioleci szukamy planet podobnych do Ziemi wokół cichej żółtej gwiazdy. Zeskanowano strefę Złotowłosej. Ale jeśli planety mogą powstawać i istnieć w cieniu supermasywnej czarnej dziury, to szukamy w złym miejscu. lub
Hałas ery cyfrowej jest ogłuszający. Aktualności naukowe i technologiczne często gubią się w niekończącym się przewijaniu. Czasami pomijamy ważne kamienie milowe, ponieważ gubią się w hałasie. Lub, co gorsza, możesz zobaczyć tylko treści, które algorytm uzna za „wirusowe”. To ogranicza Twoje zrozumienie. Możesz tylko reagować, ale nie znasz istoty.
Istnieje lepszy sposób, aby być na bieżąco bez przytłoczenia danymi.
Przejście na proste taśmy
Platformy takie jak WhatsApp i Google News oferują różne opcje. Przedkładają dostarczanie informacji nad ich wyszukiwanie. Zmienia to sposób, w jaki konsumujemy informacje. Koniec z szukaniem kolejnych ważnych wiadomości. Ona sama do ciebie przyjdzie.
Takie podejście zmniejsza bariery dla osób zainteresowanych aktualnościami ze nauki i technologii. Otrzymujesz powiadomienie. Spójrz tylko na tytuł. Ty decydujesz, co przeczytasz. Treść pozostaje pasywna, dopóki nie zdecydujesz się wziąć w niej udziału.
Dlaczego WhatsApp jest dobry dla nauki
Zazwyczaj WhatsApp służy do komunikowania się z przyjaciółmi i rodziną. Ale grupy i kanały ewoluowały. Oficjalne kanały naukowe transmitują teraz informacje bezpośrednio.
- Natychmiastowe powiadomienia: Otrzymuj najświeższe informacje najpierw na swoim telefonie. Nie ma potrzeby odświeżania strony.
- Zaufanie kuratorskie: dołączając do kanału autorytetu, otrzymujesz wbudowany filtr. Żadnego clickbaitu.
- Prywatność: w przeciwieństwie do mediów społecznościowych Twoje dane pozostają w ekosystemie aplikacji. Mniej śledzenia.
Kuracja jest kluczowa. Subskrybuj źródła takie jak Futura Sciences i inne zaufane media technologiczne. Unikaj przypadkowych grup. Jakość ma znaczenie. Jedno niezawodne źródło jest lepsze niż 100 hałaśliwych.
Wiadomości Google: zaleta algorytmów
Google News wykorzystuje sztuczną inteligencję, aby uporządkować chaos. Dowiedz się, co Cię interesuje. Dostosowany, aby nadążać za najnowszymi odkryciami technicznymi.
- Personalizacja: Powiedz mu, że interesujesz się sztuczną inteligencją lub kosmosem. Odfiltruj resztę.
- Agregacja: Informacje pochodzą z kilkudziesięciu źródeł. Otrzymasz jeden widok podsumowujący.
- Głębokość: Linki zazwyczaj prowadzą bezpośrednio do pełnego tekstu. Brak paywallów (w niektórych przypadkach).
To nie ma nic wspólnego z lenistwem. Chodzi o efektywność. Spędzasz mniej czasu na szukaniu. Masz więcej czasu na czytanie.
Cena wygody
Istnieje ryzyko. Algorytmy tworzą komory echa. Jeśli skupisz się tylko na niektórych tematach, stracisz ogólny obraz. Nauka jest ze sobą powiązana. Odkrycia w biologii wpływają na technologię. Zmiany w naukach o klimacie zmieniają politykę energetyczną.
Nie pozwól, aby wygoda Cię oślepiła. Sprawdź wiele źródeł. Przed udostępnieniem sprawdź autentyczność.
Bądź o krok dalej bez stresu
Celem jest uzyskanie informacji. Nie bądź przeciążony. Narzędzia takie jak WhatsApp i Google News mogą pomóc Ci być na bieżąco. Możesz śledzić trendy. Rozumiecie zmiany w porządku obrad.
Należy jednak aktywnie skonfigurować te filtry. Zidentyfikuj swoje zainteresowania. Trzymaj się zaufanych źródeł. Ignoruj resztę.
Świat nauki rozwija się dynamicznie. Twoja uwaga jest ograniczonym zasobem. Rozpowszechniaj to mądrze.
