Какова наилучшая планетарная орбита вокруг черной дыры для поддержания жизни?

1. Поддерживать жизнь без импортного источника энергии?

Что ж, нельзя сказать, что у черной дыры не может быть звезды- компаньона . Существует множество возможных стабильных конфигураций. На некруговой планете, если расстояние планеты до ее главной звезды составляет примерно одну пятую от наибольшего сближения с другой звездой, орбиту можно считать стабильной . Так что в мире все еще может быть активное солнце.

Это гораздо более надежный источник энергии, чем излучение Хокинга , которое на порядки меньше текущих уровней космического микроволнового фона. Другими словами, черные дыры намного «холоднее» пустого темного космического неба.

Радиоядра внутри планеты также могут способствовать поддержанию жизни, но я сильно подозреваю, что количество биомассы, производимой низкими концентрациями радиоядер, не будет очень большим. Тем не менее, вы можете заглянуть в естественные ядерные реакторы , что было бы довольно крутой идеей, если предположить, что при первоначальном коллапсе черной дыры образовались залежи урана на несколько порядков больше.

2. Какая орбита самая лучшая и безопасная для жизни?

Обращение вокруг черной дыры (при условии, что она находится в состоянии покоя, без гигантского питающего аккреционного диска) ничем не отличается от обращения вокруг обычной звезды той же массы с точки зрения гравитационного воздействия на вращающееся тело на умеренно больших расстояниях, таких как радиус Орбита Земли для гипотетической черной дыры размером с Солнце. Орбита очень близкая (несколько десятков тысяч км) и приливные силы, вызванные гравитационным градиентом, вероятно, разорвут планету на части.

Если черная дыра активно питается, у нее будут смертоносные магнитные поля (я думаю, они могут исчезнуть, если она неактивна) и ужасный сплющенный аккреционный диск, извергающий излучение, как будто завтра не наступит. Любая планета рядом с диском подверглась бы стерилизующему излучению. Хуже того, если это захваченный мир, он может быть достаточно высоко над орбитальной плоскостью (прямое восхождение, не так ли?), чтобы попасть на путь струй, которые могут быть даже достаточно сильными, чтобы в конечном итоге превратить планету в жидкость и взорвать обломки. прочь.

1. Может ли какая- либо планетарная орбита поддерживать жизнь в течение длительного времени без импортируемого источника энергии? Я считаю, что черные дыры излучают энергию Хокинга. Может ли это быть полезным для живых существ?

Мощность, испускаемая излучением Хокинга (см. Хокинг (1974) ) равна

$$P=\frac{\hbar c^6}{15360\pi G^2M^2}\tag{1}$$ Для черной дыры ~1 М $_{\odot}$, получается около 9.00 $\times$10 ^-29 Вт. Мы можем использовать это для расчета эффективной температуры на планете, вращающейся вокруг черной дыры. Если бы мы прилепили Землю на расстоянии 1 а.е. от этой черной дыры, она имела бы эффективную температуру примерно в 1 10 ^-55 от ее нынешней (отработка солнечных светимостей ).

А как насчет тепла, генерируемого радиоактивным распадом внутри планеты или даже приливными силами?

Баумгардт и др. (2004) работали с приливной энергией, генерируемой звездами, вращающимися вокруг черных дыр. Они обнаружили, что

Орбитальная энергия на приливном радиусе обычно на несколько порядков превышает энергию связи звезды, и некоторая часть орбитальной энергии рассеивается при каждом новом прохождении перицентра. В результате звезда сильно нагревается и расширяется.

В частности, расчет для$\Delta E$является

$$\Delta E=\frac{GM_*^2}{R_*}\left(\frac{M}{M_*}\right)^2\sum_{l=2}^{\infty}\left(\frac{R_*}{r_p}\right)^{2l+2}T_l(\eta)\tag{2}$$ Однако это становится важным только в радиусе $$r\approx\left(\frac{M}{M_*}\right) R_*$$ Однако для планеты этот радиус может быть довольно большим, учитывая огромную разницу в массе. Однако меньший радиус может уменьшить радиус. Для такой планеты, как Земля, $r\approx 2.12\times 10^{12}$метров. . . что превышает 1 а.е. Таким образом, приливной нагрев был бы важен при радиусах орбит меньше этого.

2.Какая самая лучшая и безопасная для жизни орбита при движении по орбите черной дыры, что самое опасное? Я спрашиваю о расстоянии и о том, идти ли вокруг экватора или полюсов — если это вообще имеет смысл с черной дырой.

Самый безопасный радиус орбиты — как можно дальше от черной дыры.

Орбита в плоскости вращения черной дыры может означать пересечение путей с аккреционным диском, а вращение вокруг полюсов может столкнуться с астрофизическими струями. Оба не слишком хороши для жизни.