Жизнь на планетах вблизи квазаров

Если быть очень-очень простым:

Самой главной обстановкой моего мира является очень особенная и очень маленькая галактика, галактическим ядром которой является квазар с «знаковым» световым лучом посередине, служащим особым и знаковым объектом для культур, живущих в галактике.

По словам пользователя Reddit , это чрезвычайно яркие объекты с возможностью обеспечения достаточной яркости, чтобы убрать ночь даже с расстояния в десятки тысяч световых лет.

Однако я решил выбрать очень маленькую «популяцию»: менее 1 миллиона звезд. Если квазар такой сильный, то это будет чрезвычайно разреженная галактика, и мне нужно что-то с этим делать.

Каково предполагаемое расстояние от небольшого квазара (если он вообще существует) , где яркость не будет мешать нормальным циклам день-ночь?

вы можете поместить его в ту же плоскость, что и орбиты планет, и использовать немного более слабое солнце, тогда у вас будет цикл дня и ночи, но ночная часть цикла будет варьироваться намного больше, чем обычно. тогда вы также можете получить сезоны без осевого наклона.
Вы знаете, что квазары тоже старые , связанные с ранним формированием галактик. Сегодня на том же месте была бы обычная галактика. Итак… какие планеты? Никаких планет, кроме коричневых карликов, не формировалось, потому что более тяжелые элементы еще не сформировались.
а) Является ли квазар непрерывным ? Я не думаю, что это вещь. (б) Вы все еще хотите, чтобы квазар был виден в ночном небе?
Очень небольшая популяция не согласуется с текущими данными наблюдений. Миллион звезд — это даже не хорошее шаровое скопление, не говоря уже о галактике. По оценкам, даже карликовые галактики, подобные маленькому магеланову облаку, имеют массу в миллиарды солнечных.
Согласны ли вы с тем, что планеты находятся на одной планете с квазаром? Струи, испускаемые им, должны быть перпендикулярны плоскости его галактики-хозяина, а это означает, что большая часть излучения должна пропускать все, что не находится непосредственно перед ним, и большинство объектов должны безопасно вращаться в галактической плоскости.
@ HDE226868 Я не уверен, что понимаю тебя
@Katamori Кажется, я плохо объяснил. Иными словами, большая часть энергии квазара излучается вдали от галактической плоскости, и большинство планет, вращающихся в галактической плоскости, не должны получать много излучения. Другими словами, если планеты не имеют дурацких орбит, они должны быть в относительно хорошем состоянии, и основной удар джетов полностью минует их.

Ответы (4)

Размер и светимость квазаров различаются в довольно большой степени, так как вы не удосужились указать характеристики, я приведу свои собственные, основанные на среднем:

Квазары излучают такой же яркий свет, как свет одного триллиона звезд , и имеют радиус около 90 а.е. (0,00142313 световых года).

Свет, проходящий через вакуум, подчиняется закону обратных квадратов, который означает, что воспринимаемая интенсивность света обратно пропорциональна квадрату расстояния от источника света: я знак равно 1 / р 2

Я понятия не имею, насколько темными вы хотите видеть ночи на своей планете, все, что вы говорите, это то, что вы хотите, чтобы был четкий цикл дня и ночи, поэтому я собираюсь сказать, что вы не хотите, чтобы воспринимаемая яркость вашего квазара была больше затем десятая часть от средней звезды. Таким образом, у вас все еще будут циклы дня и ночи, но квазар по-прежнему будет очень впечатляющим зрелищем в ночном небе (конечно, достаточным, чтобы стать культовым объектом). Другими словами, вы хотите, чтобы воспринимаемая интенсивность составляла лишь 1/10 триллионную от того, что она имеет в источнике (то есть на поверхности квазара в радиусе 90 а.е. от его центра).

Итак, давайте подставим цифры.

1/r^2 = 1/10 000 000 000 000

Теперь, если мы решим для р мы получаем около 3 162 277. Единица, как я уже упоминал ранее, составляет 90 AU. Если перевести в целые световые годы, то получится 4500 световых лет .

Теперь, учитывая, что 1/10 яркости средней звезды все еще очень велика, и что галактика Млечный Путь, которая содержит где-то от 100 до 400 миллиардов звезд, имеет предполагаемый радиус всего 100 000 световых лет, мы можем увидеть, что 4500 световых лет довольно много для галактики, содержащей всего миллион звезд. Если бы вы увеличили количество звезд, то это стало бы возможным.


Примечание: спасибо Адриану Коломитчи за указание на ошибку, которую я ранее сделал.

В конце я подчеркнул, что меня устраивает ответ, в котором указано предполагаемое расстояние от небольшого квазара (если это вообще существует) , но среднего значения также достаточно. Это определенно показывает, что я должен применить некоторые «взмахи руками» и / или ненаучные «хитрости», чтобы уменьшить эти недостатки, и это то, что я хотел знать.
О, извините за то, что я не заметил, я действительно предпочел бы не давать только «достаточный» ответ. Однако точка зрения по-прежнему остается в силе, поскольку средние квазары уже очень малы по сравнению с несколькими абсолютно чудовищными квазарами, которые существуют (похоже, не существует каких-либо уникально крошечных квазаров из-за самого процесса их создания). Более того, даже если бы мы изменили размер квазара до минимально возможного, мы все равно пришли бы к выводу в пределах того же порядка величины.
Средние квазары могут быть яркими, меньшие (или в периоды слабой активности) кажутся менее агрессивными - см. 3C 273 .
"если бы кто-нибудь мог просветить меня" Ха, понял! Через (относительно короткое) время приходит свет Цитата: The luminosity of some quasars changes rapidly in the optical range and even more rapidly in the X-ray range. Because these changes occur very rapidly they define an upper limit on the volume of a quasar; quasars are not much larger than the Solar System.[8]. Кажется, вы сделали неверное предположение, говоря: «И они имеют радиус около 0,75 световых лет».
@AdrianColomitchi Я не верю, что это было предположение, но, честно говоря, я не помню, как именно я получил эту информацию, поэтому, вероятно, я просто неправильно понял цифру, которую прочитал. Однако да, конечно, если квазар меньше 0,00142313 световых лет (радиус Солнечной системы) вместо 0,75 световых лет, это резко изменит результат и, основываясь на быстрой умственной оценке, фактически сделает его согласующимся с вашим ответом. Утром мне придется переделать расчеты. Спасибо!
@Katamori, если все еще слишком ярко, просто поместите какую-нибудь туманность или подобный объект между вашей планетой и квазаром. Центр Млечного Пути мы также не можем увидеть напрямую, только какие-то яркие «окна». Затем яркость можно уменьшить, и вы сможете добавить еще более красивый пейзаж вокруг этой блестящей штуковины :) Также это означает, что вы можете быть ближе к объекту.

Что-то, что выглядит несогласным с ответом @AngelPray - 3C 273

если бы он был так же далек, как Поллукс (~ 10 парсеков), он казался бы почти таким же ярким на небе, как Солнце.

10psc составляет примерно 33 световых дня. Закон обратных квадратов говорит, что если бы он был в 10 раз дальше, т.е. 330 световых лет, то яркость была бы 1/100 яркости Солнца.

На 3300 св. лет (это 1/10 диаметра Млечного Пути, 1/5 его радиуса) яркость будет составлять 0,1% яркости Солнца. Это примерно то же, что и разница в яркости между Солнцем и Луной .

Подождите... Здесь должна быть проблема. Как она могла быть почти такой же яркой, как Солнце, находящееся всего в 33 световых годах от нас? 3C 273 в 4 триллиона раз ярче солнца... Честно говоря, не знаю, что не так, просто что-то должно быть.
После некоторых копаний, по-видимому, вы абсолютно правы. То есть с галактикой размером с нашу, а не с миллионом звезд. К сожалению, я до сих пор не знаю, где в своих расчетах я ошибся.
@AngelPray - какое значение имеет размер галактики? Я могу представить супер-гипергигантскую массивную черную дыру, просто пожирающую последние остатки своего аккреционного диска, образованного удаленными звездами внутреннего/среднего радиуса, в течение некоторого времени в 100 тыс. лет еще. Разумной жизни, способной оценить красоту звездной бойни, нужно менее 100 тыс. лет, чтобы перейти от камня к бронзе, к железу и выйти за пределы постинформационной эры (или даже постправды )
Черные дыры так себя не ведут. Они не продолжают пожирать принимающую галактику, пока ничего не останется. Черные дыры растут в обратном логарифмическом масштабе. Чем они больше, тем больше массы требуется для роста. В конце концов (на самом деле довольно быстро) у черных дыр заканчиваются ближайшие звезды, на которые они могут влиять своим гравитационным притяжением. Вот, кстати, почему квазары можно наблюдать только в очень далеких галактиках: потому что мы на самом деле наблюдаем галактики, когда они были очень-очень молодыми, а квазары еще были возможны.
За исключением случаев, когда галактики сталкиваются — возможно даже слияние их центральных черных дыр. В таких случаях некоторые звездные системы также поглощаются, другие звезды разлетаются в стороны, некоторые звезды могут фактически «сталкиваться» (двойные системы и т. д.). Даже когда столкновение не «сплавляет» центральные черные дыры, более массивная галактика может уйти, забрав кучу звездных систем у более слабой. Результатом может быть резкое сокращение звездного населения в той галактике, которая впоследствии останется «стабильной». Оставайтесь здесь 4-5 миллиардов лет, посмотрите, что произойдет, когда Андромеда и Млечный Путь столкнутся.
См. M60-UCD1 — 300 световых лет в поперечнике, около 100 миллионов звезд.
@AngelPray «Кстати, почему квазары можно наблюдать только в очень далеких галактиках: потому что мы на самом деле наблюдаем за галактиками, когда они были очень молодыми, а квазары все еще были возможны». Я возражаю против того, что «наблюдать можно только в очень далеких галактиках». Она 3C 273находится на расстоянии 2,5Gly — это половина возраста Солнечной системы, поскольку то, что мы наблюдаем сейчас, происходило там. В то время цвели эукариоты .

Две огромные проблемы:

1) Квазары существовали в ранней Вселенной , когда помимо водорода и гелия было очень мало элементов, поэтому формирование каменистой планеты было довольно сложным делом (@JDługosz уже указал на это)

2) Квазары - ужасно переменчивые "звезды" - черная дыра, пожирающая близлежащий газ в оптовых количествах. Так что не ожидайте, что какая-либо орбита будет находиться в зоне Златовласки надолго.

Это должен быть комментарий , а не ответ. Как тот, который я уже оставил, касаясь вашего первого пункта.
Пик активности квазаров приходится на красное смещение г 2 - 3 , т.е. когда Вселенной было несколько миллиардов лет. Многие поколения звезд уже жили и умерли, а это значит, что тяжелых элементов действительно должно быть много. Некоторые из этих тяжелых элементов — например, дважды ионизированный кислород — достаточно распространены, чтобы их можно было использовать для исследования квазаров и других активных галактических ядер.
А Млечный Путь был квазаром 6 миллионов лет назад, поэтому существуют пузыри Ферми. 6 миллионов - это недавно в общемировом выражении.

Структура и излучение АЯГ

Давайте поговорим о структуре активного галактического ядра, такого как квазар, и типах излучения, которые мы наблюдаем от него. Классическая объединенная модель АЯГ состоит из сверхмассивной черной дыры (возможно, 10 8 - 10 9 М ) окружен аккреционным диском около 10 13 - 10 14 метров в радиусе. Диск имеет радиальное распределение температуры

Т ( р ) 3 × 10 5 м ˙ ( М 10 8 М ) 1 / 4 ( р р Ш ) 3 / 4  К
куда р Ш радиус Шварцшильда и м ˙ - отношение скорости аккреции к максимальной скорости аккреции, определяемой пределом Эддингтона. Если мы предположим, что м ˙ 1 и М 10 8 М , яркость должна быть около л 10 39  Вт . Сам диск должен наиболее сильно излучать в рентгеновской и ультрафиолетовой части спектра, причем УФ-излучение начинается с 10 13  м .

За диском лежит область широкой линии , где высокоскоростные газовые облака производят вторичное излучение. Эта область должна иметь внешний радиус, может быть, 10 14 - 10 15 метров. За областью широкой линии лежит область узкой линии (радиус 1000 световых лет), который включает затемняющий тор (радиус 100 световых лет), последний представляет собой структуру из газа и пыли, которая может питаться ветром с аккреционного диска. Область с узкими линиями содержит более медленно движущиеся газовые облака; низкие скорости вызывают меньшее доплеровское расширение - отсюда и название.

Я думаю, что вы рассматривали только джеты, возникающие из аккреционного диска. Вещество с диска движется вдоль силовых линий магнитного поля; электроны ускоряются, создавая синхотронное излучение, наблюдаемое во многих АЯГ. Это действительно сильно, но имейте в виду, что джеты узкие и обычно перпендикулярны плоскости галактики, а это означает, что большинство объектов в галактике находятся далеко от джета. Если ваша планета находится в экваториальной плоскости квазара, джеты не столкнутся с ней, хотя и могут подвергнуться излучению аккреционного диска.

Различные радиусы

Мы могли бы попытаться вычислить поток, который планета получила бы от диска по закону обратных квадратов, если бы диск был точечным источником и излучал изотропно. Это определенно не так. Если мы хотим рассмотреть наилучший сценарий, когда черная дыра аккрецирует ниже предела Эддингтона, мы могли бы попытаться смоделировать диск как тонкий диск и использовать модель Шакуры-Сюняева , где поток определяется выражением

Ф ( р ) знак равно 3 г М М ˙ 8 π р 3 ( 1 р 0 р )
куда р 0 - внутренний радиус диска. Если мы предположим, что аккреционный диск каким-то образом простирается до поверхности черной дыры, мы получим, что на расстоянии 1,17 × 10 16 метров (1,24 световых года), поток от диска составляет около 10% от потока от Солнца.

Есть еще один радиус, который мы можем рассмотреть, а именно р блр , внешний радиус области широкой линии. Он рассчитан по

р блр 0,26 × 10 15 ( л 10 37  Вт ) 1 / 2  м 0,27  световых лет
Этот радиус очень похож на радиус сублимации пыли, внутри которого пыль будет испаряться. Это происходит, когда Т 1500  К . Затем я вычисляю, что для нашей сверхмассивной черной дыры р суб 0,037 световых лет. Разница порядка величины связана с моим предположением, что черная дыра аккрецирует так быстро, как только может, — своего рода наихудший сценарий для нашего квазара. Наконец, учтите, что самые большие аккреционные диски могут располагаться около 0,01 световых лет в радиусе.

Вот краткое изложение различных шкал длины:

  • 2  АС : радиус Шварцшильда черной дыры
  • 0,001  лы ( 64  АС ): самая удаленная точка УФ-излучения
  • 0,01  лы : внешний радиус аккреционного диска
  • 0,037  лы : радиус сублимации пыли
  • 0,27  лы : внешний радиус области широкой линии
  • 1,24  лы : расстояние, на котором поток джета становится равным 10% от потока Солнца.
  • 100  лы : внешний край закрывающего тора
  • 1000  лы : внешний край узколинейной области

Таким образом, ответ на ваш вопрос зависит от самой внутренней зоны, в которой вам удобно иметь свои планеты, при условии, что вы хорошо относитесь к системам, находящимся на плане. Если нет, вы можете находиться на расстоянии около 80 световых лет от прямого удара струи.