Vida en planetas cerca de cuásares

Para ser muy, muy simple:

El escenario principal de mi mundo es una galaxia muy especial y muy pequeña, cuyo núcleo galáctico es un cuásar, con el rayo de luz "icónico" en el medio, que sirve como un objeto especial e icónico para las culturas que viven dentro de la galaxia.

Según un Redditor , se trata de objetos extremadamente brillantes, con la posibilidad de proporcionar brillo suficiente para eliminar la noche, incluso a partir de decenas de miles de años luz.

Sin embargo, decidí elegir una "población" muy pequeña: menos de 1 millón de estrellas. Si un cuásar es tan fuerte, entonces sería una galaxia extremadamente escasa y necesito hacer algo al respecto.

¿Cuál es la distancia estimada desde un cuásar pequeño (si es que existe) donde el brillo no interferiría con los ciclos normales de día y noche?

podrías ponerlo en el mismo plano en el que orbitan los planetas y usar un sol ligeramente más débil, entonces tendrías un ciclo de día y noche, pero la parte nocturna del ciclo variará mucho más de lo normal. también podría obtener temporadas sin una inclinación axial.
Sabes que los cuásares también son antiguos , asociados con la formación temprana de galaxias. Hoy, el mismo lugar sería una galaxia normal. Entonces… ¿qué planetas? Aparte de las enanas marrones, no se estaban formando planetas porque aún no se habían formado elementos más pesados.
a) ¿Es continuo el cuásar ? No creo que eso sea una cosa. (b) ¿Todavía quieres que el cuásar sea visible en el cielo nocturno?
La población muy pequeña no va bien con la evidencia observacional actual. Un millón de estrellas ni siquiera forman un buen cúmulo globular, y mucho menos una galaxia. Se estima que incluso las galaxias enanas como la pequeña nube de Magallanes tienen miles de millones de masas solares.
¿Estaría bien si los planetas estuvieran en el mismo planeta que el cuásar? Los chorros emitidos por él deberían ser perpendiculares al plano de su galaxia anfitriona, lo que significa que la mayor parte de la emisión debería pasar por alto cualquier cosa que no esté directamente frente a él, y la mayoría de los objetos deberían estar orbitando de forma segura en el plano galáctico.
@HDE226868 No sé si te entiendo
@Katamori Creo que lo expliqué mal. Dicho de otra manera, la mayor parte de la energía de un cuásar se emite fuera del plano galáctico, y la mayoría de los planetas que orbitan en el plano galáctico no deberían recibir mucha radiación. En otras palabras, a menos que los planetas tengan órbitas extrañas, deberían estar relativamente bien, y la peor parte de los chorros los perderá por completo.

Respuestas (4)

El tamaño y la luminosidad de los cuásares varían en gran medida, dado que no se molestó en incluir especificaciones, proporcionaré las mías basadas en el promedio:

Los cuásares emiten una luz tan brillante como la de un billón de estrellas y tienen un radio de unas 90 UA (0,00142313 años luz).

La luz que viaja a través del vacío está sujeta a la ley del inverso del cuadrado, lo que significa que la intensidad percibida de la luz es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia desde la fuente de luz: yo = 1 / r 2

No tengo idea de qué tan oscuras quieren las noches en su planeta, todo lo que dicen es que quieren que haya un ciclo claro de día y noche, así que voy a decir que ya no quieren que el brillo percibido de su cuásar sea más luego una décima parte de la de una estrella promedio. De esa manera, aún tendrá ciclos de día y noche, pero el cuásar seguirá siendo una vista muy impresionante en el cielo nocturno (ciertamente suficiente para ser un objeto icónico). En otras palabras, desea que la intensidad percibida sea solo 1/10 billonésima parte de lo que es en la fuente (que es la superficie del cuásar en un radio de 90 AU desde su centro).

Así que conectemos los números.

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

Ahora bien, si resolvemos para r obtenemos alrededor de 3.162.277. La unidad como he mencionado anteriormente es 90 AU. Cuando convertimos a años luz enteros, obtenemos 4500 años luz .

Ahora, considerando que 1/10 del brillo de una estrella promedio sigue siendo muy grande y que la galaxia de la Vía Láctea, que contiene entre 100 y 400 mil millones de estrellas, solo tiene un radio estimado de 100,000 años luz de lo que podemos ver que 4500 años luz es bastante grande para una galaxia que solo contiene un millón de estrellas. Si aumentara el número de estrellas, esto sería factible.


Nota: Gracias a Adrian Colomitchi por señalar el error que había cometido anteriormente.

Al final, destaqué que estoy satisfecho con una respuesta que indica la distancia estimada desde un cuásar pequeño (si es que existe) , pero un valor promedio también es una respuesta suficiente. Este definitivamente muestra que tengo que aplicar algunos "trucos" no científicos para disminuir estas desventajas y eso es lo que quería saber.
Oh, lo siento, no me di cuenta, realmente hubiera preferido no haber dado solo una respuesta "suficiente". Sin embargo, el punto sigue en pie, ya que los cuásares promedio ya son muy pequeños en comparación con los pocos cuásares absolutamente monstruosos que existen (no parece haber ningún cuásar excepcionalmente pequeño debido al proceso mismo por el cual se crean). Además, incluso si tuviéramos que cambiar el tamaño del cuásar al más pequeño posible, todavía llegaríamos a una conclusión dentro del mismo orden de magnitud.
Los cuásares promedio pueden ser brillantes, los más pequeños (o en períodos de actividad atenuada) parecen ser menos agresivos; consulte 3C 273 .
'si alguien pudiera iluminarme' ¡ Eh, lo tengo! Después de un tiempo (relativamente corto), aquí viene la luz Cita: 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]. Parece que hiciste una mala suposición con "y tienen un radio de aproximadamente 0,75 años luz".
@AdrianColomitchi No creo que fuera una suposición, pero honestamente no recuerdo cómo obtuve exactamente esa información, así que probablemente simplemente no entendí bien una figura que leí. Sin embargo, sí, ciertamente el cuásar es inferior a 0,00142313 años luz (el radio del sistema solar) en lugar de 0,75 años luz cambiaría drásticamente el resultado y, basándose en una estimación mental rápida, en realidad lo haría concordante con su respuesta. Tendré que rehacer los cálculos por la mañana. ¡Gracias!
@Katamori si todavía es demasiado brillante, simplemente coloque una nebulosa u objeto similar entre su planeta y el cuásar. Tampoco podemos ver directamente el centro de la Vía Láctea, solo algunas "ventanas" brillantes. Luego, el brillo se puede reducir y podrás poner allí incluso un paisaje aún mejor alrededor de esa cosa brillante :) También eso significa que puedes estar más cerca del objeto.

Algo que parece estar en desacuerdo con la respuesta de @AngelPray : el 3C 273

si estuviera tan lejos como Pólux (~10 parsecs) parecería casi tan brillante en el cielo como el Sol.

10psc es aproximadamente 33 ly. La ley del cuadrado inverso dice que si estuviera 10 veces más lejos, es decir, 330 ly, el brillo sería 1/100 del brillo del Sol.

A 3300 ly (eso es 1/10 del diámetro del tamaño de la Vía Láctea, 1/5 de su radio), el brillo sería el 0,1% del Sol. Esto está en el mismo estadio que la diferencia de brillo entre el Sol y la Luna .

Espera... Debe haber un problema aquí. ¿Cómo en el mundo podría ser casi tan brillante como el sol a solo 33 años luz de distancia? 3C 273 es 4 billones de veces más brillante que el sol... Honestamente, no sé qué es incorrecto, solo que algo debe ser.
¿Podría tener que ver con la percepción logarítmica del brillo ?
Después de investigar un poco, aparentemente tienes toda la razón. Es decir, con una galaxia del tamaño de la nuestra y no con solo un millón de estrellas. Lamentablemente, todavía no tengo idea de dónde me equivoqué en mis cálculos.
@AngelPray: ¿por qué importaría el tamaño de la galaxia? Me puedo imaginar un agujero negro masivo súper hipergigante devorando los últimos remanentes de su disco de acreción formado por las estrellas internas/de rango medio, durante un tiempo de 100ky, dejando que solo sobrevivan el millón de estrellas distantes, al menos por un millón. años todavía. La vida inteligente, capaz de apreciar la belleza de la carnicería estelar necesita menos de 100ky para pasar de la piedra al bronce al hierro y más allá de la era posterior a la información (o incluso la posterior a la verdad )
Así no es como se comportan los agujeros negros. No continúan devorando su galaxia anfitriona hasta que no queda nada. Los agujeros negros crecen según una escala logarítmica inversa. Cuanto más grandes son, más masa se necesita para crecer. Eventualmente (bastante rápido en realidad), los agujeros negros se quedan sin estrellas cercanas en las que puedan influir con su atracción gravitatoria. Por cierto, es por eso que los cuásares solo se pueden observar en galaxias muy lejanas: porque en realidad estamos observando galaxias cuando eran muy, muy jóvenes y los cuásares aún eran posibles.
Excepto los casos en los que las galaxias colisionan, pudiendo incluso fusionar sus agujeros negros centrales. En tales eventos, algunos sistemas estelares también son tragados, otras estrellas son disparadas, algunas estrellas pueden "chocar" (binarias, etc.). Incluso cuando la colisión no "fusiona" los agujeros negros centrales, la galaxia más masiva puede irse tomando montones de sistemas estelares de la más débil. El resultado puede ser una población de estrellas drásticamente reducida en lo que después sigue siendo una galaxia "estable". Permanecer alrededor de 4-5 mil millones de años, ver qué sucede cuando colisionan Andrómeda y la Vía Láctea.
Ver M60-UCD1 - 300 ly de ancho, alrededor de 100 millones de estrellas.
@AngelPray "Eso es, por cierto, por qué los cuásares solo se pueden observar en galaxias muy lejanas: porque en realidad estamos observando galaxias cuando eran muy, muy jóvenes y los cuásares aún eran posibles". Estoy objetando el " solo se observará en galaxias muy lejanas". Está a 2,5 Gly de distancia: la 3C 273mitad de la edad del sistema solar, ya que lo que estamos viendo ahora estaba sucediendo allí. En ese momento, los eucariotas estaban floreciendo .

Dos grandes problemas:

1) Los cuásares existieron en el universo primitivo , cuando había muy pocos elementos fuera del hidrógeno y el helio; por lo tanto, formar un planeta rocoso fue bastante difícil (@JDługosz ya lo señaló)

2) Los cuásares son "estrellas" terriblemente variables : un agujero negro que devora el gas cercano en grandes cantidades. Así que no espere que ninguna órbita esté en la zona de Ricitos de Oro por mucho tiempo.

Esto debería ser un comentario , no publicado como respuesta. Como el que ya dejé cubriendo tu primer punto.
La actividad del cuásar alcanzó su punto máximo en los desplazamientos al rojo z 2 - 3 , es decir, cuando el universo tenía unos pocos miles de millones de años. Muchas generaciones de estrellas ya habían vivido y muerto, lo que significa que debería haber muchos elementos pesados. Algunos de esos elementos pesados, por ejemplo, el oxígeno doblemente ionizado, son lo suficientemente abundantes como para ser utilizados para sondear cuásares y otros núcleos galácticos activos.
Y la Vía Láctea fue un cuásar hace 6 millones de años, por lo que existen las Burbujas de Fermi. 6 millones es reciente en términos universales.

Estructura y emisión de AGN

Hablemos de la estructura de un núcleo galáctico activo como un cuásar y los tipos de emisión que vemos de él. El modelo unificado clásico de un AGN consiste en un agujero negro supermasivo (de quizás 10 8 - 10 9 METRO ) rodeada por un disco de acreción de aproximadamente 10 13 - 10 14 metros de radio. El disco tiene una distribución radial de temperatura de

T ( r ) 3 × 10 5 metro ˙ ( METRO 10 8 METRO ) 1 / 4 ( r r Sch ) 3 / 4  k
dónde r Sch es el radio de Schwarzschild y metro ˙ es la relación entre la tasa de acumulación y la tasa de acumulación máxima especificada por el límite de Eddington. Si asumimos que metro ˙ 1 y METRO 10 8 METRO , la luminosidad debe ser de aproximadamente L 10 39  W . El disco en sí debe emitir con mayor fuerza en la porción de rayos X y ultravioleta del espectro, y la emisión UV comienza en 10 13  metro .

Más allá del disco se encuentra la región de líneas anchas , donde las nubes de gas de alta velocidad producen una emisión secundaria. Esta área debe tener un radio exterior de tal vez 10 14 - 10 15 metros Más allá de la región de línea ancha se encuentra la región de línea estrecha (radio 1000 años luz) que incluye el toro que oscurece (radio 100 años luz), siendo este último una estructura de gas y polvo que puede ser alimentada por un viento del disco de acreción. La región de línea estrecha contiene nubes de gas de movimiento más lento; las bajas velocidades producen menos ensanchamiento Doppler, de ahí el nombre.

Creo que lo que has estado considerando son solo los chorros que surgen del disco de acreción. La materia del disco viaja a lo largo de las líneas del campo magnético; los electrones se aceleran, produciendo la emisión de sincrotrón observada en muchos AGN. Esto es realmente fuerte, pero tenga en cuenta que los chorros son angostos y generalmente perpendiculares al plano de la galaxia, lo que significa que la mayoría de los objetos en la galaxia están lejos del chorro. Si su planeta existe en el plano ecuatorial del cuásar, no será golpeado por los chorros, aunque podría experimentar la radiación del disco de acreción.

Diferentes radios

Podríamos intentar calcular el flujo que el planeta recibiría del disco a través de la ley del inverso del cuadrado si el disco fuera una fuente puntual y emitiera isotrópicamente. Decididamente, este no es el caso. Si queremos ver el mejor de los casos, donde el agujero negro crece por debajo del límite de Eddington, podríamos intentar modelar el disco como un disco delgado y usar el modelo de Shakura-Sunyaev , donde el flujo viene dado por

F ( r ) = 3 GRAMO METRO METRO ˙ 8 π r 3 ( 1 r 0 r )
dónde r 0 es el radio interior del disco. Si asumimos que el disco de acreción se extiende de alguna manera hasta la superficie del agujero negro, obtenemos que a una distancia de 1.17 × 10 dieciséis metros (1,24 años luz), el flujo del disco es aproximadamente el 10% del del Sol.

Hay otro radio que podemos querer considerar, que es r blr , el radio exterior de la región de líneas anchas. se calcula por

r blr 0.26 × 10 15 ( L 10 37  W ) 1 / 2  metro 0.27  años luz
Este radio es bastante similar al radio de sublimación del polvo, dentro del cual se vaporizará el polvo. Esto ocurre cuando T 1500  k . Luego calculo que para nuestro agujero negro supermasivo, r sub 0.037 años luz. La diferencia de orden de magnitud se debe a mi suposición de que el agujero negro se acumula tan rápido como puede, una especie de peor escenario para nuestro cuásar. Finalmente, considere que los discos de acreción más grandes pueden estar alrededor 0.01 años luz de radio.

He aquí un resumen de las diversas escalas de longitud:

  • 2  Australia : el radio de Schwarzschild del agujero negro
  • 0.001  mentira ( 64  Australia ): el punto más externo de emisión UV
  • 0.01  mentira : el radio exterior del disco de acreción
  • 0.037  mentira : el radio de sublimación del polvo
  • 0.27  mentira : el radio exterior de la región de líneas anchas
  • 1.24  mentira : la distancia a la que el flujo del chorro se convierte en el 10% del flujo del Sol
  • 100  mentira : el borde exterior del toro que oscurece
  • 1000  mentira : el borde exterior de la región de línea estrecha

La respuesta a su pregunta, entonces, depende de la zona más interna en la que se sienta cómodo teniendo sus planetas, suponiendo que esté bien con los sistemas que están en el plano. De lo contrario, puede estar a unos 80 años luz de distancia, para un impacto directo del avión.