Fyzici ukazují, že bizarní světy v blízkosti černých děr nemusí být jen sci-fi

Kolem supermasivní černé díry by mohly obíhat planety podobné Zemi, na kterých by existoval život podobný pozemskému. Možnost existence bizarních světů, jaké představil například sci-fi film Interstellar, potvrdily výpočty fyziků z olomoucké přírodovědecké fakulty a Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě. Jejich překvapivým výsledkům věnuje pozornost i mezinárodní popularizačně-vědecký časopis New Scientist.

Kvantový optik Tomáš Opatrný a relativista Lukáš Richterek spolu s opavským astrofyzikem Pavlem Bakalou propočítali podmínky pro existenci života na exoplanetách (planety obíhající kolem jiné hvězdy než Slunce) u supermasivních černých děr v jádrech galaxií a také u černých děr o střední hmotnosti v kulových hvězdokupách. Vyšli z toho, že na Zemi je život možný díky horkému Slunci a chladné obloze. Právě tento kontrast zásobuje Zemi spoustou negativní entropie. Fyzici ale vyzkoušeli opačný scénář, tedy horkou oblohu a chladné „slunce“, čili supermasivní černou díru.

Klíčový trikem je, že chladné reliktní mikrovlnné záření, pozůstatek velkého třesku vyplňující celý náš vesmír, je na obloze exoplanet obíhajících černou díru výrazně zahříváno extrémním gravitačním polem. Naopak černá díra se na obloze zobrazuje jako monstrózní tmavý stín. „Výpočty ukazují, že hodně záleží na tom, jestli dotyčná černá díra rotuje nebo nikoliv. Pro exoplanety u nerotujících černých děr nejsou za stávající teploty reliktního mikrovlnného záření, která se pohybuje kolem 2,73 kelvinů, vyhlídky nijak růžové. Na takových exoplanetách by zřejmě nebylo dost energie, aby mohla zajistit existenci civilizace, ani života pozemského typu,“ uvedl Opatrný. V úplně jiné situaci by ale byly exoplanety podobné Zemi, které by obíhaly ve velmi těsné blízkosti rychle rotujících Kerrových supermasivních černých děr. „V takovém případě by extrémní gravitační pole změnilo teplotu oblohy planet natolik, že by tyto světy nabízely mnohem více vhodné energie,“ doplnil astrofyzik Bakala.

Badatelé přiznávají, že je velmi inspirovaly exoplanety představené ve filmu Interstellar. Podle jejich výpočtů by ale ve filmu popisovaný vodní svět s obřími vlnami ve skutečnosti pokrýval spíše oceán z roztaveného olova. Kdyby však existovala planeta na oběžné dráze jen o něco málo vzdálenější od černé díry, mohlo by se na ní podle vědců žít velmi podobně jako na Zemi.

Vědci svůj scénář rozvíjejí i pro případ, kdy kolem supermasivní černé díry neobíhají žádné planety a hypotetická supercivilizace by černou díru přesto chtěla využít jako zdroj energie. „V mladém vesmíru by to možná šlo, pokud by kolem takové černé díry postavili černoděrovou verzi Dysonovy sféry. Dysonovy sféry jsou vlastně megakonstrukce obklopující hvězdu, které zachycují záření hvězdy a do okolního vesmíru vyzařují odpadní tepelné záření,“ vysvětluje opavský astrofyzik Bakala. „Černoděrová verze Dysonovy sféry ale funguje opačně. Absorbuje reliktní mikrovlnné záření vesmíru a odpadní teplo vyzařuje do černé díry,“ upřesňuje Opatrný. Olomoucko-opavský tým spočítal, že kdyby taková megakonstrukce fungovala u supermasivní černé díry s poloměrem stínu odpovídajícím poloměru Slunce (696 tisíc kilometrů), při reliktním mikrovlnném záření o pokojové teplotě, získávala by o tři řády více zužitkovatelné energie, než kolik v současnosti dostává Země od Slunce.

Preprint článku týmu fyziků téměř okamžitě po umístění na volně přístupný online mezinárodní vědecký archív arXiv, provozovaný Cornellovou univerzitou, podnítil ve vědeckém světě výrazné ohlasy. Výsledků výzkumu si všímá na webu i v tištěné podobě časopis New Scientist, kde je dokonce komentuje přední americký teoretický fyzik a návštěvník posledních dvou ročníků festivalu  Academia film Olomouc Lawrence M. Krauss.