Det kan være farligt - det kan være meget sjovt! Dette er udtalelsen fra en af de førende astrofysikere i USA og reflekterer med viden om de muligheder, som folk kunne få, hvis de blev transporteret til nærheden af et supermassivt sort hul. Han foreslog, at fremskridt med udviklingen af rummotorer kunne give os mulighed for at organisere "feltundersøgelser" i det nærmeste sådanne hul.
Siden 1990'erne har vi vidst, at planeter kan omgås pulsarer, utroligt tætte objekter skabt af kraftige eksplosioner af stjerner. Det ville være rimeligt at antage, at de kan dreje sig om sorte huller, som overraskende kan synes for mange, har mindre indflydelse på deres miljø end pulsarer. Nogle af disse planeter kan endda have liv, fordi mange levende ting på Jorden, som vi ved, har tilpasset sig ekstreme forhold, herunder meget høje og lave temperaturer, sure, saltvand og endda radioaktive miljøer.
Indbyggede planeter kan findes i nærheden af supermassive sorte huller, som er placeret i midten af de fleste galakser. Vores egen galakse, Mælkevejen, har et sort hul med en masse svarende til massen på fire millioner stjerner tilsammen. Den inderste stabile cirkulære bane (SVUKO) af dette objekt, kendt som Sgr A * (Skytten A *), er nogenlunde lig med den bane, hvor kvikksølv bevæger sig rundt om vores sol.
Hvordan ville det være at leve på en sådan planet?
Inden vi taler om de mange livsfare i nærheden af et sort hul, lad os se på fordelene. Hvis civilisationer dukker op eller migrerer i nærheden af sorte huller, hvilke interessante og nyttige ting kan de gøre der? De 10 bedste muligheder kommer til at tænke på:
- Brug det sorte hul som en kilde til ren energi, og dump det affald i tragten på beskyttelsesskiven, som materiens virvel drejer sig rundt om. Op til 42% af affaldets egen masse kan omdannes til stråling ved SVUKO-sorte hul, der roterer med maksimal hastighed.
- Forbind en slags ingeniørmekanisme til det sorte huls rotationsakse som et kæmpe svinghjul, hvorfra energi kan opsamles.
- Kør på fotonsegl langs relativistiske jetfly i en hastighed tæt på lysets hastighed.
- Forlæng ungdommethed ved at besøge skønhedssaloner beliggende nær horisonten i et sort hul, hvor tiden flyder langsommere som et resultat af gravitationsrødskift.
- Nyd udsigten over hele universet, bizarrely reflekteret i tyngdekraftsobjektiverne omkring det sorte hul.
- Åbn en forlystelsespark på den såkaldte "fotonsfære", hvor du kan lege med forskellige relativistiske effekter, for eksempel se dig selv bagfra og kigge lige fremad, når lys bøjer sig rundt om et sort hul.
- Tag alt fra nye muligheder for bevægelse i rummet. Så når Mælkevejen i milliarder af år smelter sammen med den nærliggende Andromeda-tåge, vil to sorte huller i deres centrum forene sig til et solidt binært system, en slags gravitationskatapult, der kan lancere stjerner og planeter med lysets hastighed, som forfatteren af dette materiale forklarer i to artikler skrevet co-forfatter med James Guillochon. Rejsebureauer vil være i stand til at sælge billetter til utrolige ture til katapulterede planeter, der vil krydse hele universet.
- Send kriminelle til det sorte hul som det mest sikre fængsel med dødsstraf gennem singulariteten. Fangernes levetid afhænger af det sorte huls masse. Jo mindre alvorlig en forbrydelse de har begået, jo mere massiv vil deres sorte hul være, og jo længere vil de være i stand til at leve uden for "fængselsmurene", som vil blive betragtet som det sorte huls horisont.
- Brug tyngdekraftsbølger, der udsendes af små genstande, der kredser rundt om et sort hul som kommunikationsmiddel. Sådanne signaler kan ikke blokeres af nogen af de kendte former for stof.
- Test de grundlæggende aspekter af kvantetyngdekraften ved at sende grupper af eksperimentelle fysikere og eksperter i strengteori på organiserede ture.
Den største fare for astronauter, der prøver at mestre disse aktiviteter, kommer fra tidevandsstyrker. Som Albert Einstein påpegede i sit berømte tankeeksperiment, vil den, der befinder sig i en faldende elevator eller rumskib i frit fald, føle fraværet af tyngdekraft. Men enhver forskel i gravitationsacceleration mellem hans hoved og ben kunne let rive kroppen ned fra hinanden. Tidevandskræfter ville være en dødsdom nær den sorte huls stjernemasse, men udgør ingen trussel mod den menneskelige krop i det mere udvidede rum omkring et supermassivt sort hul som Skytten A *.
Følgelig er tætheden af stof, der kræves til udseendet af et sort hul, i et lineært forhold til dets rum-tid-krumning. Sorte huller med lav masse dannes, når kernen i en massiv stjerne kollapser til densiteter langt over kernen i en atomkerne. Men for et supermassivt hul, meget mere sjældent, er det nok at fylde Jupiters bane med flydende vand. Det lyder enkelt, men dette ingeniørprojekt er ikke muligt, da det ville kræve en mængde vand så stort som 100 millioner solskin. Nå, den varme, der ville blive frigivet i processen med at hælde vand, vil brænde alle tilstødende infrastrukturfaciliteter.
Faktisk udgør varmen, der frigøres under komprimeringen af et supermassivt sort hul, en betydelig trussel mod civilisationer, der kunne være placeret i centrum af galakser. I vores fælles artikel med John Forbes viste vi, at en betydelig del af planeterne i universet kan miste deres atmosfære og oceaner, som kan fordampe på grund af det faktum, at de på et tidspunkt i deres eksistens var i nærheden af den galaktiske kerne.
Salgsfremmende video:
For første gang i menneskets historie har vi teknologien til at fange billeder af supermassive sorte huller i midten af Mælkevejen og den gigantiske elliptiske galakse M87 på baggrund af en lysende ansamling af gas bag dem. Det første sådanne billede vil blive offentliggjort i løbet af året.
I en forelæsning i 2018 på Black Hole Initiatives-konferencen, et tværfagligt center for forskning i sort hul ved Harvard, foreslog jeg, at yderligere fremskridt inden for rumfremdrift kunne gøre det muligt for os at foretage feltstudier af et nærliggende sort hul. Dette vil give en god mulighed for at prøve en af ovenstående aktiviteter - og måske udveksle noter om kvantetyngdekraft med nogle turister fra andre civilisationer, der allerede har slået lejr der.
Abraham Loeb er formand for Institut for Astronomi ved Harvard University, grundlægger af Harvard Black Hole Initiative og direktør for Institute for Theory and Computation ved Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Han er også formand for rådgivningsrådet for Hotthrough Stars hot-projektet.