Quando Interstellar foi lançado há cinco anos, em novembro de 2014, a visão de Christopher Nolan sobre as viagens espaciais foi alvo de intenso escrutínio do físico vencedor do Prémio Nobel, Kip Thorne. O resultado é um sucesso que equilibra o espetáculo cinematográfico com a astrofísica rigorosa. Claro, requer liberdade criativa. Como o físico Jean-Pierre Luminet revelou rapidamente no seu blog Futura, a representação do buraco negro supermassivo Gargantua é visualmente deslumbrante, mas fisicamente enganadora. Mas sob a aura de Hollywood, este filme faz muitas coisas certas. Mecânica orbital? Sólido. Dilatação do tempo perto da gravidade bem? Preciso. A ciência ainda é válida, mesmo que o visual seja um pouco bonito demais.
Agora que o telescópio Event Horizon está começando a tirar fotos reais desses monstros espaciais, um novo estudo realizado no Japão acrescenta credibilidade inesperada ao mundo ficcional de Nolan. Os investigadores, que publicaram as suas descobertas no Astrophysical Journal e no arXiv, vêem os buracos negros como mais do que apenas cemitérios. Eles acreditam que os planetas podem realmente se formar ao seu redor.
Isto não tem nada a ver com o ambiente quasar, onde os níveis de radiação destroem a atmosfera imediatamente. O novo artigo concentra-se em núcleos galácticos ativos de baixa luminosidade (AGN). Estes são os parentes silenciosos dos quasares. Nesta área, a matemática sugere algo estranho. Discos de acreção em torno de buracos negros poderiam ser berçários viáveis para exoplanetas.
Como os planetas se formam em torno dos buracos negros?
Essa suposição parece ficção científica, porque é. Durante décadas, o Modelo Padrão propôs que as forças extremas das marés e a radiação perto de um buraco negro destruiriam os planetas antes de se formarem. O ambiente é considerado hostil e não propício à formação de estruturas.
Porém, a análise da seleção japonesa mudou esta visão. Eles estudam a dinâmica do anel giratório de gás e poeira que alimenta o buraco negro. as condições podem variar muito. Se o buraco negro central fizer parte de um núcleo galáctico ativo (AGN) de baixa luminosidade, certas regiões do disco serão mais frias e mais densas. Esse resfriamento faz com que as partículas de poeira se unam. Eles se unem, crescem e eventualmente formam planetesimais.
A investigação demonstrou que, nas condições certas, o ambiente caótico do disco de acreção pode ser suficientemente estável para permitir a formação de planetas.
Isto não é apenas um aceno teórico. Este artigo discute os mecanismos físicos pelos quais os sólidos resistem a tais gradientes gravitacionais extremos. A chave é o equilíbrio entre a gravidade do buraco negro e o momento angular do próprio disco. Se o disco for suficientemente grande e o buraco negro não estiver a operar ativamente na capacidade máxima, a região exterior poderá comportar-se mais como um disco protoplanetário em torno de uma estrela jovem do que como uma espiral mortal entrando numa singularidade.
Por que isso é importante na busca por exoplanetas
Se for verdade, isto mudaria fundamentalmente a procura de vida fora do nosso sistema solar. Passamos anos procurando nas estrelas zonas habitáveis. Ignoramos o centro da galáxia como demasiado violento para sustentar vida. Mas se os planetas podem formar-se em torno de buracos negros em galáxias menos ativas, podemos estar a procurar no lugar errado.
As implicações são chocantes. Os planetas que orbitam buracos negros não recebem luz das estrelas. Sua principal fonte de calor é
Cientistas japoneses estão destruindo lugares onde poderia existir vida. Geralmente pensamos nos buracos negros como vácuos cósmicos, uma força destrutiva que engole tudo que está próximo. No entanto, um novo modelo teórico sugere que o material que se acumula em torno dos buracos negros supermassivos forma, na verdade, uma estrutura dupla. Não é apenas um espaço vazio.
Primeiro, existe um disco de acréscimo logo além do horizonte de eventos. Este é um anel de material superaquecido que orbita um buraco negro, especificamente um buraco negro de Kerr. Está incrivelmente quente. Mas olhe mais longe. Além daquele anel de fogo há um toro empoeirado. Este espesso toro de poeira bloqueia a radiação intensa do centro.
Este toro se estende de cerca de 0,3 a 30 anos-luz. A temperatura cai significativamente aqui. Ele esfria o suficiente para que apareça uma estrutura estratificada. Basicamente você obtém uma configuração muito semelhante a um disco protoplanetário em torno de uma estrela jovem.
A Linha da Neve em torno de um buraco negro
Os astrofísicos calcularam que os mesmos processos que construíram o nosso sistema solar devem estar em funcionamento nestes discos. Os grãos de poeira se aglomeram. eles crescem. Eles eventualmente se tornam planetas. A linha do tempo? Várias centenas de milhões de anos.
Este é um detalhe importante. Localizado a cerca de três anos-luz de distância do buraco negro supermassivo, a temperatura do toro de poeira é baixa o suficiente para desencadear algo específico. A famosa linha de neve ou geada começa a se formar.
Os nossos cálculos mostram que dezenas de milhares de planetas, cada um com uma massa 10 vezes superior à da Terra, podem formar-se num raio de 10 anos-luz… Em torno dos buracos negros, poderão existir sistemas planetários de escala incrível.
— Eiichiro Kokubo, Professor, Observatório Astronômico Nacional do Japão
No nosso sistema solar, esta linha é onde a água e outros voláteis congelam em partículas sólidas de gelo. Necessário para a formação de planetas gigantes. Agora, as partículas de gelo podem formar-se exactamente da mesma maneira em torno dos buracos negros.
Sistemas fortes em áreas de violência
Este não é apenas o palpite de uma pessoa. Eiichiro Kokubo, um dos autores desta descoberta teórica, destaca a enorme escala. Não estamos falando de algumas pedras rebeldes. Estamos olhando para dezenas de milhares de planetas. Cada um pode ter 10 vezes a massa da Terra. Eles poderiam se formar a até 10 anos-luz de distância do monstro central.
As implicações são surpreendentes. Pode haver sistemas planetários em torno de buracos negros numa escala que nunca imaginamos.
Sean Raymond, astrônomo e especialista em formação planetária do Observatório de Bordeaux, apoiou isso há cerca de um ano. Ele teoricamente descobriu que poderia haver uma estrutura exoplanetária estranha e estável em torno de um buraco negro supermassivo.
Estável. Em um lugar onde as forças das marés deveriam destruir tudo.
A física fica complicada perto do horizonte de eventos. A radiação deve destruir as atmosferas. A gravidade deveria separar as órbitas. No entanto, a matemática sugere o contrário. O toro de poeira atua como um escudo. O resfriamento permite a condensação. O gelo cresce. Formação planetária.
Por que isso é importante? Altera a definição de área habitável. Há décadas que procuramos planetas semelhantes à Terra em torno de uma tranquila estrela amarela. Digitalize a área Cachinhos Dourados. Mas se os planetas podem formar-se e permanecer na sombra de um buraco negro supermassivo, estamos a procurar no lugar errado. ou
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