Det kan vara farligt - det kan vara mycket roligt! Detta är uppfattningen från en av de ledande astrofysikerna i USA och med vidd reflekterar de möjligheter som människor kunde få om de transporterades till närheten av ett supermassivt svart hål. Han föreslog att framsteg i utvecklingen av rymdmotorer skulle göra det möjligt för oss att organisera "fältundersökningar" i det närmaste sådana hålet.
Sedan 1990-talet har vi vetat att planeter kan kretsa runt pulsars, otroligt täta föremål som skapats av kraftfulla explosioner av stjärnor. Det vore rimligt att anta att de kan kretsa kring svarta hål, som förvånansvärt kan tyckas för många, har mindre påverkan på deras miljö än pulsars. Vissa av dessa planeter kan till och med ha liv, eftersom många levande saker på jorden, som vi vet, har anpassat sig till extrema förhållanden, inklusive mycket höga och låga temperaturer, sura, saltiga och till och med radioaktiva miljöer.
Inbyggda planeter kan hittas nära supermassiva svarta hål, som ligger i mitten av de flesta galaxer. Vår egen galax, Vintergatan, har ett svart hål med en massa som motsvarar massan av fyra miljoner stjärnor tillsammans. Den innersta stabila cirkulära banan (SVUKO) för detta objekt, känd som Sgr A * (Skytten A *), är ungefär lika med den bana där Mercury rör sig runt vår sol.
Hur skulle det vara att leva på en sådan planet?
Innan vi pratar om de många livsfara nära ett svart hål, låt oss titta på fördelarna. Om civilisationer dyker upp eller migrerar i närheten av svarta hål, vilka intressanta och användbara saker kan de göra där? De 10 bästa alternativen kommer att tänka på:
- Använd det svarta hålet som en källa till ren energi och dumpa avfallet i tratten på förträngningsskivan, som materiens virvel roterar runt. Upp till 42% av avfallets egen massa kan omvandlas till strålning vid SVUKO: s svarta hål som roterar med maximal hastighet.
- Anslut någon typ av teknikmekanism till det svarta hålets rotationsaxel som ett jättesvänghjul från vilket energi kan samlas in.
- Rida på fotonseglar längs relativistiska jetstråler med en hastighet nära ljusets hastighet.
- Förläng ungdomlighet genom att besöka skönhetssalonger som ligger nära horisonten för ett svart hål, där tiden flyter långsammare till följd av gravitationsrödskiftet.
- Njut av utsikten över hela universumet, märkligt reflekterat i gravitationslinsbilderna runt det svarta hålet.
- Öppna en nöjespark på den så kallade "fotonsfären", där du kan leka med olika relativistiska effekter, till exempel, se dig själv bakifrån och se rakt framåt, när ljuset böjer sig runt ett svart hål.
- Ta allt från nya möjligheter till rörelse i rymden. Så när mjölkvägen på miljarder år smälter samman med den angränsande Andromeda-nebulan kommer två svarta hål i deras centrum att förenas till ett solidt binärt system, en slags gravitationskatapult som kan lansera stjärnor och planeter med ljusets hastighet, som författaren till detta material förklarar i två artiklar skrivna medförfattare med James Guillochon. Resebyråer kommer att kunna sälja biljetter för otroliga resor till katapultade planeter som kommer att korsa hela universum.
- Skicka brottslingar till det svarta hålet som det säkraste fängelset med dödsstraff genom singulariteten. Fångarnas livslängd kommer att bero på det svarta hålets massa. Ju mindre allvarligt brott de begick, desto mer massivt blir deras svarta hål, och desto längre kommer de att kunna leva utanför "fängelseväggarna", som kommer att betraktas som svarta hålets horisont.
- Använd gravitationsvågor som avges av små föremål som kretsar runt ett svart hål som kommunikationsmedel. Sådana signaler kan inte blockeras av någon av de kända formerna av materia.
- Testa de grundläggande aspekterna av kvanttyngd genom att skicka grupper av experimentella fysiker och experter i strängteori på organiserade turer.
Den största faran för astronauter som försöker bemästra dessa aktiviteter kommer från tidvattenkrafter. Som Albert Einstein påpekade i sitt berömda tankeexperiment kommer den som befinner sig i en fallande hiss eller rymdskepp i fritt fall att känna frånvaron av allvar. Men alla skillnader i gravitationsacceleration mellan hans huvud och ben kan lätt riva ihop kroppen. Tidvattenkrafter skulle vara en dödsdom nära den stella massan i ett svart hål, men utgör inget hot för människokroppen i det mer utökade utrymmet kring ett supermassivt svart hål som Skytten A *.
Följaktligen är tätheten av material som krävs för uppkomsten av ett svart hål i ett linjärt förhållande med dess utrymmes-tid-krökning. Svarta hål med låg massa bildas när kärnan i en massiv stjärna kollapsar till densiteter långt ovanför en atomkärna. Men för ett supermassivt hål, mycket mer sällsynt, räcker det att fylla Jupiters bana med flytande vatten. Låter enkelt, men detta tekniska projekt är inte genomförbart, eftersom det kräver en mängd vatten så stor som 100 miljoner solar. Tja, värmen som skulle frigöras i processen med att hälla vatten skulle bränna alla angränsande infrastrukturanläggningar.
Faktum är att värmen som frigörs under komprimeringen av ett supermassivt svart hål utgör ett betydande hot mot civilisationer som kan vara belägna i centrum av galaxerna. I vår gemensamma artikel med John Forbes visade vi att en betydande del av planeterna i universum kan förlora atmosfären och haven, som kan avdunsta på grund av att de någon gång i sin existens befann sig i närheten av den galaktiska kärnan.
Kampanjvideo:
För första gången i mänsklig historia har vi tekniken för att fånga bilder av supermassiva svarta hål i mitten av Vintergatan och den jätte elliptiska galaxen M87 mot bakgrund av en lysande ansamling av gas bakom dem. Den första sådan bild kommer att publiceras under året.
I en föreläsning 2018 på Black Hole Initiatives-konferensen, ett tvärvetenskapligt centrum för forskning om svarthål vid Harvard, föreslog jag att ytterligare framsteg inom rymdframdrivningen skulle göra det möjligt för oss att studera fältstudier av ett närliggande svart hål. Detta kommer att ge en stor möjlighet att prova en av ovanstående aktiviteter - och kanske utbyta anteckningar om kvanttyngd med några turister från andra civilisationer som redan har läger där.
Abraham Loeb är ordförande för avdelningen för astronomi vid Harvard University, grundande direktör för Harvard Black Hole Initiative och chef för Institute for Theory and Computation vid Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Han är också ordförande för rådgivande nämnden för Hotthrough-projektets heta projekt.