A black hole sun could be friendlie

A black hole sun could be friendlier than you might expect. Planets orbiting a black hole – as they do in the film Interstellar – could sustain life, thanks to a bizarre reversal of the thermodynamics experienced by our sun and Earth.

According to the second law of thermodynamics, life requires a temperature difference to provide a source of useable energy. Life on Earth exploits the difference between the sun and the cold vacuum of space, but what if you flip the temperatures around, with a cold sun and a hot sky?

That’s exactly what a planet orbiting a black hole would see, says Tomáš Opatrný of Palacký University in Olomouc, Czech Republic – though it wouldn’t look much like the one imagined by the grunge band Soundgarden.

Advertisement

Bright but cold

Despite the name, most black holes are among thebrightest objects in the universe, because gas and other matter falling in is superheated and glows as it accretes. But a satiated black hole effectively has zero temperature, barring a trickle of particles released by a process called Hawking radiation, meaning it could potentially act as a cold sun, says Opatrný. “We need a fairly old black hole that has already cleared its surroundings and which is not further fed.”

Compared to this chilly character, the rest of the universe is a relatively balmy 2.7 kelvin (about -270 ˚C), thanks to the cosmic microwave background (CMB), the heat left over from the explosion of the big bang. The team calculated that an Earth-sized planet orbiting a black hole that appeared a similar size to our sun in the sky could extract around 900 watts of useful power from this temperature difference – enough for life to potentially exist, but hardly enough to run a civilisation.

Complex life

But the CMB was hotter earlier on in the universe –Avi Loeb of Harvard University has previously pointed out the universe’s background temperature would be 300 kelvin (27 ˚C) around 15 million years after the big bang, making it warm enough to host liquid water. At this temperature, a planet around a sufficiently cool black hole would receive 130 gigawatts of power, around a millionth of what the sun provides Earth. That’s enough to support complex life, though so short into the universe’s existence, it’s unlikely that it would have had time to evolve enough to explore this power source.

Wondering if any more power might be available, the team turned to the film Interstellar, in which a world called Miller’s planet orbits very close to a massive, spinning black hole called Gargantua. General relativity means the black hole’s gravitational pull slows time on the planet so that 1 hour is equal to seven years off-world, a factor of around 60,000.

“We saw the movie, it was a very interesting idea, but then we started thinking about the problems,” says Opatrný.

Aluminium tsunamis

The energy of light is proportional to its frequency. This means that when light from the CMB hits Miller’s planet, and its frequency is increased by this time dilation, its energy increases. With a time-dilation factor of around 60,000, Miller’s planet would be heated to nearly 900 ˚C.

In the film, the planet is swept by huge tidal waves of water, but Opatrný says his calculations mean molten aluminium would be more likely. Conditions would be cooler if the planet were slightly further out from the black hole, lessening the effects of time dilation and making it more hospitable to life. “It’s interesting that [the analysis] suggests the microwave background would be disastrous for observers on the planet, making the movie once again less realistic,” says Lawrence Krauss of Arizona State University.

Loeb thinks that the theoretical idea of a cold sun and a hot sky to support life is interesting, but in practice it is unlikely to occur in the universe. “There is always matter falling at some level into a black hole,” he says, meaning the black hole sun wouldn’t stay cold enough for long.

Our future home

Life will eventually have to emigrate to planets around black holes once all the stars die out, but that won’t be for around 100 trillion years. Even then, it’s more likely that any future beings will absorb light from accreting matter rather than dwell under a cold sun, as by then the CMB will have faded into nothing. “When the stars are gone, black holes will be a last-resort source of energy,” says Krauss. “For the practical future, there are

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ดวงอาทิตย์หลุมดำอาจจะเป็นมิตรกว่าที่คุณอาจคาดหวัง ดาวเคราะห์ที่โคจรรอบหลุมดำ - ที่พวกเขาทำในภาพยนตร์ดวงดาว -. สามารถดำรงชีวิตขอบคุณกลับแปลกประหลาดของอุณหพลศาสตร์ที่มีประสบการณ์โดยดวงอาทิตย์และโลกตามกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ชีวิตต้องมีความแตกต่างของอุณหภูมิที่จะให้แหล่งที่มาพลังงานใช้ได้ ชีวิตบนโลกใช้ประโยชน์จากความแตกต่างระหว่างดวงอาทิตย์และสูญญากาศเย็นของพื้นที่ แต่ถ้าคุณพลิกอุณหภูมิรอบกับดวงอาทิตย์ที่หนาวเย็นและท้องฟ้าร้อน? นั่นคือสิ่งที่ดาวเคราะห์โคจรรอบหลุมดำจะเห็นTomášOpatrnýของกล่าวว่า Palackýมหาวิทยาลัยใน Olomouc, สาธารณรัฐเช็ก -. แม้ว่ามันจะดูไม่เหมือนใครคาดคิดจากวงดนตรีกรันจ์ซาวนด์การ์เดนโฆษณาสดใสแต่เย็นแม้จะมีชื่อหลุมดำมากที่สุดคือระหว่างวัตถุ thebrightest ในจักรวาลเพราะก๊าซและเรื่องอื่นลดลง คือยวดยิ่งและเรืองแสงเป็นมัน accretes แต่หลุมดำอิ่มได้อย่างมีประสิทธิภาพมีอุณหภูมิศูนย์ยกเว้นหยดของอนุภาคที่ปล่อยออกมาจากกระบวนการที่เรียกว่ารังสีฮอว์คิงซึ่งหมายความว่ามันอาจจะทำหน้าที่เป็นดวงอาทิตย์เย็นOpatrnýกล่าวว่า "เราจำเป็นต้องมีหลุมดำที่ค่อนข้างเก่าที่ได้เคลียร์แล้วและสภาพแวดล้อมที่ไม่ได้เลี้ยงต่อไป." เมื่อเทียบกับตัวละครที่อากาศหนาวเย็นนี้ส่วนที่เหลือของจักรวาลเป็นที่ค่อนข้างอ่อน 2.7 เคลวิน (ประมาณ -270 ° C) ขอบคุณที่ ไมโครเวฟพื้นหลัง (CMB) ความร้อนที่เหลือจากการระเบิดของปังใหญ่ ทีมคำนวณว่าดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกโคจรรอบหลุมดำที่ปรากฏขนาดใกล้เคียงกันกับดวงอาทิตย์ของเราในท้องฟ้าจะดึงรอบ 900 วัตต์ที่มีประโยชน์จากความแตกต่างของอุณหภูมินี้ - พอสำหรับชีวิตที่อาจมีอยู่ แต่แทบจะไม่พอที่จะเรียกใช้ อารยธรรม. ชีวิตที่ซับซ้อนแต่ CMB เป็นร้อนก่อนหน้านี้ในจักรวาล -Avi Loeb ของมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ได้ชี้ให้เห็นก่อนหน้านี้อุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพจะเป็น 300 เคลวิน (27 ° C) ประมาณ 15 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบงทำให้อบอุ่นพอ จะเป็นเจ้าภาพจัดการน้ำ ที่อุณหภูมินี้โลกรอบหลุมดำเย็นพอที่จะได้รับ 130 กิกะวัตต์ของพลังงานรอบที่ล้านของสิ่งที่ดวงอาทิตย์ให้โลก นั่นเพียงพอที่จะสนับสนุนการใช้ชีวิตที่ซับซ้อน แต่เพื่อให้สั้นลงในการดำรงอยู่ของจักรวาลก็ไม่น่าที่จะได้มีเวลาที่จะพัฒนาขึ้นมากพอที่จะสำรวจแหล่งพลังงานนี้. สงสัยว่าถ้าอำนาจใด ๆ เพิ่มเติมอาจมีทีมหันไปภาพยนตร์เรื่องดวงดาวใน ซึ่งเป็นโลกที่เรียกว่าดาวเคราะห์ที่โคจรรอบมิลเลอร์อย่างใกล้ชิดกับขนาดใหญ่ปั่นหลุมดำที่เรียกว่า Gargantua สัมพัทธภาพทั่วไปหมายถึงแรงโน้มถ่วงของหลุมดำช้าเวลาบนโลกเพื่อที่ว่าเวลา 1 ชั่วโมงมีค่าเท่ากับเจ็ดปีนอกโลกปัจจัยประมาณ 60,000. "เราเห็นหนังที่มันเป็นความคิดที่น่าสนใจมาก แต่เราก็เริ่มคิด เกี่ยวกับปัญหาที่กล่าวว่า "Opatrný. อลูมิเนียมคลื่นสึนามิพลังงานของแสงเป็นสัดส่วนกับความถี่ ซึ่งหมายความว่าเมื่อแสงจาก CMB ฮิตโลกมิลเลอร์และความถี่ที่จะเพิ่มขึ้นตามการขยายเวลานี้การเพิ่มขึ้นของพลังงาน ด้วยปัจจัยการขยายเวลาประมาณ 60,000 ดาวเคราะห์มิลเลอร์จะได้รับความร้อนถึงเกือบ 900 c. ในภาพยนตร์โลกจะพัดคลื่นขนาดใหญ่ของน้ำ แต่Opatrnýกล่าวว่าการคำนวณของเขาหมายถึงอลูมิเนียมที่หลอมละลายจะมีโอกาสมากขึ้น เงื่อนไขจะเย็นถ้าดาวเคราะห์เล็กน้อยไกลออกไปจากหลุมดำ, การลดผลกระทบจากการขยายเวลาและทำให้ใจดีมากขึ้นในชีวิต "มันเป็นเรื่องที่น่าสนใจที่ [วิเคราะห์] แนะนำไมโครเวฟพื้นหลังจะเป็นหายนะสำหรับผู้สังเกตการณ์บนโลกที่ทำให้หนังเรื่องนี้อีกครั้งหนึ่งที่มีเหตุผลน้อย" ลอว์เรอูสของมหาวิทยาลัยรัฐแอริโซนา. กล่าวว่าLoeb คิดว่าความคิดทางทฤษฎีของดวงอาทิตย์เย็นและ ท้องฟ้าร้อนเพื่อสนับสนุนการใช้ชีวิตที่น่าสนใจ แต่ในทางปฏิบัติเป็นไปได้ยากที่จะเกิดขึ้นในจักรวาล "นอกจากนี้เรื่องมักจะลดลงในระดับบางอย่างในหลุมดำ" เขากล่าวหมายถึงดวงอาทิตย์หลุมดำจะไม่อยู่พอเย็นเป็นเวลานาน. บ้านในอนาคตของเราชีวิตในที่สุดก็จะต้องอพยพไปยังดาวเคราะห์รอบหลุมดำที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นดาวทั้งหมดตายออก แต่ที่จะไม่ให้รอบ 100000000000000 ปี ถึงอย่างนั้นก็มีแนวโน้มมากขึ้นว่าสิ่งมีชีวิตใด ๆ ในอนาคตจะดูดซับแสงจากเรื่องเพิ่มทวีมากกว่าอาศัยอยู่ภายใต้ดวงอาทิตย์เย็นเช่นนั้นตอบกลับจะได้จางหายไปเป็นอะไร "เมื่อดาวจะหายไปหลุมดำจะเป็นแหล่งสุดท้ายที่รีสอร์ทของพลังงาน" อูสกล่าวว่า "สำหรับอนาคตในทางปฏิบัติมี