¿Cuál es la mejor órbita planetaria alrededor de un agujero negro para sustentar la vida?

1. ¿Sostener la vida sin una fuente de energía importada?

Bueno, no hay nada que decir que el agujero negro no puede tener una estrella compañera . Hay muchas configuraciones estables posibles. En un planeta no circumbinario, si la distancia de un planeta a su estrella primaria está por debajo de aproximadamente una quinta parte del acercamiento más cercano de la otra estrella, se puede suponer que la órbita es estable . Así que el mundo todavía podría tener un sol activo.

Esa es una fuente de energía mucho más confiable que la radiación de Hawking , que es de órdenes de magnitud más pequeña que los niveles actuales del fondo cósmico de microondas. En otras palabras, los agujeros negros son mucho, mucho más "fríos" que un cielo cósmico oscuro y vacío.

Los radionúcleos dentro del planeta también pueden ayudar a sustentar la vida, pero sospecho firmemente que la cantidad de biomasa que producirían las bajas concentraciones de radionúcleos no sería muy grande. Aún así, podrías buscar reactores nucleares naturales , lo que sería una idea genial, suponiendo con alguna razón que se generaron depósitos de uranio de órdenes de magnitud más grandes en el colapso original del agujero negro.

2. ¿Cuál es la mejor y más segura órbita para la vida?

Orbitar un agujero negro (suponiendo que sea inactivo, sin un disco de acreción de alimentación gigante) no es diferente de orbitar una estrella regular de la misma masa en términos de los efectos gravitatorios sobre el cuerpo en órbita a distancias moderadamente grandes, como el radio de La órbita de la Tierra para un hipotético agujero negro del tamaño de un sol. Órbita muy cerca (unas pocas decenas de miles de kilómetros) y las fuerzas de marea causadas por el gradiente gravitatorio probablemente destrozarían el planeta.

Si el agujero negro se está alimentando activamente, tendrá campos magnéticos mortales (creo que pueden desaparecer si está inactivo) y un horrible disco de acreción aplanado que arroja radiación como si no hubiera un mañana. Cualquier planeta cercano al disco estaría sujeto a radiación esterilizante. Peor aún, si se trata de un mundo capturado, podría estar lo suficientemente alto fuera del plano orbital (ascensión recta, ¿verdad?) fuera.

1. ¿Podría cualquier órbita planetaria sustentar la vida a largo plazo sin una fuente de energía importada? Creo que los agujeros negros emiten energía de Hawking. ¿Podría ser útil para los seres vivos?

La potencia emitida por la radiación de Hawking (ver Hawking (1974) ) es

$$P=\frac{\hbar c^6}{15360\pi G^2M^2}\tag{1}$$ Para un agujero negro de ~1 M $_{\odot}$, eso sale a eso de las 9.00 $\times$10 ^-29 vatios. Podemos usar esto para calcular la temperatura efectiva en un planeta que orbita alrededor del agujero negro. Si colocamos a la Tierra a 1 UA de este agujero negro, tendría una temperatura efectiva de alrededor de 1 ^10-55 de la actual (funcionando con las luminosidades solares ).

¿Qué pasa con el calor generado por la descomposición radiactiva dentro del planeta o incluso por las fuerzas de las mareas?

Baumgardt et al. (2004) trabajaron con energía de marea generada en estrellas que orbitan agujeros negros. Encontraron que

La energía orbital en el radio de marea generalmente excede la energía de enlace de la estrella en varios órdenes de magnitud, y una fracción de la energía orbital se disipa en cada nuevo paso por el pericentro. Como resultado, la estrella se vuelve muy caliente y se expande.

En concreto, el cálculo de$\Delta E$es

$$\Delta E=\frac{GM_*^2}{R_*}\left(\frac{M}{M_*}\right)^2\sum_{l=2}^{\infty}\left(\frac{R_*}{r_p}\right)^{2l+2}T_l(\eta)\tag{2}$$ Sin embargo, esto sólo se vuelve importante en un radio $$r\approx\left(\frac{M}{M_*}\right) R_*$$ Sin embargo, para un planeta, este radio podría ser bastante grande, dada la enorme diferencia de masa. Sin embargo, el radio más pequeño podría reducir el radio. Para un planeta como la Tierra, $r\approx 2.12\times 10^{12}$metros . . que es más de 1 AU . Entonces, el calentamiento de las mareas sería importante en radios orbitales menores que este.

2.¿Cuál es la mejor y más segura órbita para la vida al orbitar un agujero negro? ¿Cuál es la más peligrosa? Estoy preguntando sobre la distancia y si dar la vuelta al ecuador o los polos, si eso tiene sentido con un agujero negro.

El radio orbital más seguro está lo más lejos posible del agujero negro.

Orbitar en el plano de rotación del agujero negro podría significar cruzar caminos con un disco de acreción, mientras que orbitar alrededor de los polos podría golpear chorros astrofísicos. Tampoco son demasiado buenos para la vida.