¿Podría la vida en un planemo ser sostenida por la radiación cósmica de fondo?

Necesito crear una raza que sea absolutamente más antigua que la humanidad (y como tal, mucho más poderosa). Mi idea es que esa raza se origine en un planemo de roca: un planeta rebelde que orbita alrededor del centro de la galaxia sin una estrella.

La idea es que este planemo se originó hace tanto tiempo que la radiación cósmica de fondo fue la fuente de energía para sus formas de vida.

¿Es eso posible? ¿La radiación de fondo duraría lo suficiente (en el pasado, cerca del comienzo del universo) como para alimentar la fotosíntesis y sustentar la vida? ¿Qué edad debe tener este planemo?

Más tarde, esta civilización ganó suficiente tecnología como para no necesitar radiación de fondo ni una estrella anfitriona para sobrevivir. Los antiguos construyen portales en toda la galaxia que permiten el desarrollo de una economía próspera. Se desconoce su destino.

Pregunta:

¿Puede la radiación de fondo sustentar la vida en un planemo rocoso (planeta rebelde)?

Respuestas (3)

Respuesta rápida: No, a pesar de que las condiciones sobre las que preguntó estuvieron vigentes brevemente.

Hubo un tiempo, cuando el universo (tal como lo conocemos) tenía entre 13 y 16 millones de años, cuando era mucho, mucho más denso de lo que es ahora, cuando el CMB estaba en el rango de temperatura del agua líquida. El Universo también era principalmente hidrógeno y helio, con una pizca de litio. Tal vez se formaron y explotaron algunas estrellas realmente precoces, enriqueciendo el entorno local. Esto es posible:

Tabla de vida

Todos y cada uno de los planetas, incluso los pícaros, habrían tenido agua líquida.

Desafortunadamente, esta ventana duró solo unos pocos millones de años. Entonces, la evolución de ARN -> NASA de 4 mil millones de años que experimentamos aquí tendría que suceder unas 1000 veces más rápido, lo cual es, um, bastante improbable.

Además, el mismo proceso de enriquecimiento que habría creado los materiales para la estrella (supernovas) todavía estaría en marcha, probablemente esterilizando todos los planetoides de forma regular.

Además, un planetoide, incluso si se hubiera formado súper rápido, no habría tenido tiempo de enfriarse a la temperatura del agua líquida, especialmente porque sería atacado con radiación CMB cálida desde todas las direcciones.

Creo que handwavium puede funcionar aquí y hacer que los antiguos evolucionen en un estallido rápido hasta convertirse en tecnología suficiente para viajar por el espacio. La parte difícil de la vida inteligente es toda la evolución antes de que comience la vida inteligente, pero, tan pronto como las personas se reúnen alrededor de una civilización, ir a la NASA es rápido. Pasamos 4k años desde las primeras civilizaciones hasta la primera nave espacial. Mientras que la vida pasó algunos miles de millones de años para formar humanos. Creo que un universo antiguo más activo generó más eventos de extinción a gran escala que abren espacio para nuevas especies.
Nota: Las estrellas de población III habrían dominado, por lo que las estrellas tendrían vidas ligeramente diferentes.
@ HDE226868 Que serían precisamente las fábricas de metal de las que estaba hablando.
@SerbanTanasa Sin embargo, los impactos no serían demasiado inmediatos.
@ HDE226868, creo que tiempo suficiente para un par de generaciones.
No durante ese período del universo. Dudo que se hayan producido suficientes supernovas para que haya mucho impacto.
No universalmente, pero definitivamente localmente. Mira esto .
@SerbanTanasa No quedaría suficiente material. Tendrías que tener varias supernovas estallando una cerca de la otra para que quedara suficiente metal de las supernovas de inestabilidad de pares, ¿verdad?

No a menos que la vida evolucione extremadamente rápido.

Hay dos condiciones para que la radiación cósmica de fondo pueda sustentar la vida:

  1. Está parcialmente compuesto de fotones en las longitudes de onda requeridas por los pigmentos fotosintéticos.
  2. Es lo suficientemente brillante como para transmitir una cantidad útil de energía a cualquier forma de vida.

Si alguna de esas condiciones no se cumple, la vida no puede sobrevivir (y como las primeras estrellas no nacerán hasta dentro de unos 100 millones de años, es probable que no haya otra fuente de energía factible). Resulta que cualquier forma de vida fotosintética en su planemo solo tendrá unos pocos millones de años para evolucionar, no lo suficiente. Si fueran mágicamente transportados allí desde el futuro, podrían tener una oportunidad, pero no si se formaron en el propio planemo.

Temperatura

Primero veamos qué límites podemos poner en la vida en función de la evolución de la temperatura del CMB. Tiene sentido hablar sobre el fondo cósmico de microondas en términos de su corrimiento al rojo (que, en cosmología, nos dice qué tan lejos está algo y, por lo tanto, qué tan atrás en el tiempo estamos mirando). Por ejemplo, en algún corrimiento al rojo z , la temperatura del CMB es

T ( z ) = T 0 ( 1 + z )
dónde T 0 2.725  k , su temperatura aproximada hoy (en z = 0 ). De manera similar, la relación entre la edad del universo y el corrimiento al rojo es aproximadamente
t ( z ) = 2 3 H 0 Ω METRO 1 ( 1 + z ) 3 / 2
dónde H 0 es la constante de Hubble hoy y Ω METRO es la densidad de materia adimensional del universo; hoy, Ω METRO 0.04 .

El CMB se liberó durante la recombinación , cuando T 3000  k . Esto corresponde a un corrimiento al rojo de z 1100 , y un tiempo de 375.000 años después del big bang. Ahora, 3000 Kelvin no es mucho, es aproximadamente la mitad de la temperatura de la superficie del Sol. Eso significa que la radiación alcanza su punto máximo en una longitud de onda de λ 966  Nuevo Méjico , que ya está fuera del espectro visible. Sin embargo, el CMB aún consistirá en parte en luz visible hasta que alcance aproximadamente el punto Draper , que corresponde a una edad de 2,7 millones de años. Dado que los pigmentos fotosintéticos en la Tierra son en gran medida sensibles a la luz visible, que solo compondrá una pequeña parte del CMB, incluso después de que se emita, parece que después de unos pocos millones de años, no tendrán suerte.

Densidad de energia

Dado que el fondo cósmico de microondas es (aproximadamente) un cuerpo negro, podemos analizarlo en términos de la ley de Planck . Andersen et al. 2018 en realidad hizo esto para el CMB en varios momentos en el universo temprano y determinó cómo se vería para un observador humano. Descubrieron que en realidad era demasiado brillante para los ojos humanos hasta 1,2 millones de años, y demasiado tenue después de 5,3 millones de años, aproximadamente el doble de tarde que nuestra estimación simple utilizando el punto de Draper.

Podemos usar esto como un indicador de cómo los organismos fotosintéticos recibirían la radiación, dado que las plantas verdes ricas en clorofila prosperan en los mismos entornos que los humanos. Parece poco probable que puedan sobrevivir mucho más allá de los 5 millones de años, nuevamente, suponiendo que sean similares a los planetas que tenemos en la Tierra. Si consideramos los pigmentos fotosintéticos exóticos que funcionan bien en longitudes de onda mucho más largas, quizás las cosas podrían ser un poco diferentes.

en la edad oscura

Como dije antes, las primeras estrellas, objetos masivos y luminosos llamados estrellas de Población III, no se formarán hasta entre 100 y 200 millones de años después del Big Bang. Esto significa que debe haber un período de tiempo muy largo llamado Edad Oscura entre el momento en que se forma el CMB y luego se vuelve invisible para los ojos humanos y cuando se forman estas estrellas. Se llama la Edad Oscura porque, bueno, es oscuro. Hay una fuente tan importante de luz visible en el universo.

Parece poco probable que la vida evolucione dentro de 5 millones de años, como indicó Serban Tanasa, y estoy de acuerdo. Sin embargo, si lo hiciera , una pregunta interesante sería si podría sobrevivir estos cientos de millones de años hasta que nazcan las primeras estrellas, tal vez quedando inactivo de alguna manera. (Realmente no tengo una respuesta para esto, para ser honesto; lo dudo pero realmente no puedo probarlo). Uno de los problemas, por supuesto, al pensar en la evolución de la vida en condiciones extrañas es que solo tenemos un planeta de datos, y las formas de vida en él están basadas en el carbono. No estoy seguro de qué tan bien podemos extrapolar la vida en la Tierra a la vida no basada en el carbono en este planemo.

El avión imposible

Algo que he ignorado hasta este punto es que tu planemo no puede existir en absoluto en este punto del universo. Estaría compuesto por elementos pesados ​​y compuestos de silicato. Desafortunadamente, esos compuestos solo pueden formarse después de que nazcan y mueran las primeras estrellas del universo. Por la misma razón, cualquier vida en este cuerpo no podría estar basada en carbono, ya que no habría carbono para todos.

De hecho, las galaxias tal como las conocemos aún no se habrán formado, ni siquiera cuando la radiación de fondo sea demasiado tenue para que se produzca una fotosíntesis significativa. La formación de estructuras lleva bastante tiempo, y cuando el universo tiene unos pocos millones de años, las galaxias todavía están lejos en el futuro. Las sobredensidades existen, y esas sobredensidades eventualmente colapsarán en protogalaxias y luego en galaxias, pero eso es todo por el momento.

Incluyo esto solo en aras de la exhaustividad; ¡Creo que hemos descartado la posibilidad de vida incluso si descartamos el escenario!

Las leyes de la termodinámica dicen que no

Desafortunadamente, para que el calor sea útil, necesita un gradiente de calor. Si todo el cielo está a 300K, entonces no puede hacer más trabajo que si estuviera a 3K, es decir, nada en absoluto.

Básicamente, solo puedes usar calor cuando fluye de un lugar caliente a uno frío. Por cierto, esa es la razón por la que todos los esquemas para eliminar el calor residual convirtiéndolo en electricidad son imposibles: el calor residual es lo que necesita evacuar para que el extremo frío de su sistema esté frío nuevamente, para que el calor pueda fluir hacia él nuevamente. Eso sería como volver a llenar una represa hidroeléctrica convirtiendo el agua baja en agua y energía altas, las cosas simplemente no funcionan de esa manera.

Entonces, para que su planemo sea habitable, necesita un cielo cálido y un sumidero frío, o un cielo frío y una fuente de calor. La Tierra es lo último, con el Sol y (muy distante segundo) el propio calor de desintegración radiactivo/primordial de la Tierra.

En teoría, podría tener un cielo caliente/sumidero frío con un planeta que orbita alrededor de un agujero negro, pero necesitaría orbitar muy cerca del agujero negro, lo que significa una velocidad orbital absurdamente alta, lo que significa que cualquier guijarro se convertirá en un Dino-asesino, si las fuerzas de marea no destrozan el planeta antes de eso. También sería un planeta, no un planemo. Y como ya se señaló, en el momento en que el cielo estaba lo suficientemente caliente para el agua líquida, todavía no habría ningún planeta, estrella o agujero negro.

Lo que teóricamente podría funcionar es un planemo nacido con grandes reservas de calor primordial (procedente de la acreción) y suficiente material radiactivo para renovarlo al menos parcialmente. Dependiendo de cómo funcionen esas formas de vida, podrían existir utilizando el propio planeta como fuente de calor. Los mundos oceánicos cubiertos de hielo tipo Europa y/o la súper Tierra con una atmósfera enorme serían sus mejores opciones. Sin embargo, tal vida probablemente sería muy diferente de lo que conocemos. Como las temperaturas son probablemente mucho más bajas, esperaría formas de vida muy lentas.

Esta respuesta es la razón fundamental por la que el CMB no puede ser una fuente de energía útil para la vida.