Es kann gefährlich sein - es kann viel Spaß machen! Dies ist die Meinung eines der führenden Astrophysiker in den Vereinigten Staaten und reflektiert mit Witz die Möglichkeiten, die Menschen erhalten könnten, wenn sie in die Nähe eines supermassiven Schwarzen Lochs transportiert würden. Er schlug vor, dass Fortschritte bei der Entwicklung von Raumfahrtmaschinen es uns ermöglichen könnten, "Feldforschung" des nächstgelegenen solchen Lochs zu organisieren.
Seit den 1990er Jahren wissen wir, dass Planeten Pulsare umkreisen können, unglaublich dichte Objekte, die durch mächtige Sternexplosionen entstehen. Es wäre vernünftig anzunehmen, dass sie sich um Schwarze Löcher drehen können, was überraschenderweise für viele weniger Auswirkungen auf ihre Umwelt hat als Pulsare. Auf einigen dieser Planeten kann es sogar Leben geben, weil sich viele Lebewesen auf der Erde, wie wir wissen, an extreme Bedingungen angepasst haben, einschließlich sehr hoher und niedriger Temperaturen, saurer, salziger und sogar radioaktiver Umgebungen.
Bewohnte Planeten können in der Nähe von supermassiven Schwarzen Löchern gefunden werden, die sich im Zentrum der meisten Galaxien befinden. Unsere eigene Galaxie, die Milchstraße, beherbergt ein Schwarzes Loch mit einer Masse, die der Masse von vier Millionen Sternen zusammen entspricht. Die innerste stabile Kreisbahn (SVUKO) dieses Objekts, bekannt als Sgr A * (Schütze A *), entspricht in etwa der Umlaufbahn, in der sich Merkur um unsere Sonne bewegt.
Wie wäre es, auf einem solchen Planeten zu leben?
Bevor wir über die vielen Gefahren für das Leben in der Nähe eines Schwarzen Lochs sprechen, schauen wir uns die Vorteile an. Welche interessanten und nützlichen Dinge können Zivilisationen dort tun, wenn sie entstehen oder in die Nähe von Schwarzen Löchern wandern? Die 10 besten Optionen fallen mir ein:
- Verwenden Sie das Schwarze Loch als Quelle sauberer Energie und werfen Sie Abfall in den Trichter der Akkretionsscheibe, um den sich der Materiewirbel dreht. Am SVUKO-Schwarzen Loch, das sich mit maximaler Geschwindigkeit dreht, können bis zu 42% der eigenen Abfallmasse in Strahlung umgewandelt werden.
- Verbinden Sie eine Art technischen Mechanismus mit der Drehachse des Schwarzen Lochs wie ein riesiges Schwungrad, von dem Energie gesammelt werden kann.
- Fahren Sie auf Photonensegeln entlang relativistischer Jets mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit.
- Verlängern Sie die Jugendlichkeit, indem Sie Schönheitssalons in der Nähe des Horizonts eines Schwarzen Lochs besuchen, in denen die Zeit aufgrund der Rotverschiebung der Gravitation langsamer fließt.
- Genießen Sie den Blick auf das gesamte Universum, der sich bizarrerweise in den Gravitationslinsenbildern um das Schwarze Loch widerspiegelt.
- Öffnen Sie einen Vergnügungspark auf der sogenannten "Photonenkugel", in dem Sie mit verschiedenen relativistischen Effekten spielen können. Sehen Sie sich beispielsweise von hinten und schauen Sie geradeaus, während sich das Licht um ein Schwarzes Loch biegt.
- Nehmen Sie alles aus neuen Bewegungsmöglichkeiten im Raum. Wenn also in Milliarden von Jahren die Milchstraße mit dem benachbarten Andromeda-Nebel verschmilzt, vereinigen sich zwei Schwarze Löcher in ihrem Zentrum zu einem festen binären System, einer Art Gravitationskatapult, das Sterne und Planeten mit Lichtgeschwindigkeit abschießen kann, wie der Autor dieses Materials in zwei Artikeln erklärt Co-Autor mit James Guillochon. Reisebüros können Tickets für unglaubliche Reisen zu katapultierten Planeten verkaufen, die das gesamte Universum durchqueren.
- Schicken Sie Kriminelle als sicherstes Gefängnis mit der Todesstrafe durch die Singularität in das Schwarze Loch. Die Lebensdauer der Gefangenen hängt von der Masse des Schwarzen Lochs ab. Je weniger schwerwiegend ein Verbrechen ist, das sie begangen haben, desto massiver wird ihr Schwarzes Loch und desto länger können sie außerhalb der "Gefängnismauern" leben, die als Horizont des Schwarzen Lochs gelten.
- Verwenden Sie Gravitationswellen, die von kleinen Objekten emittiert werden, die ein Schwarzes Loch umkreisen, als Kommunikationsmittel. Solche Signale können von keiner der bekannten Formen von Materie blockiert werden.
- Testen Sie die grundlegenden Aspekte der Quantengravitation, indem Sie Gruppen von Experimentalphysikern und Experten für Stringtheorie auf organisierte Touren schicken.
Die Hauptgefahr für Astronauten, die versuchen, diese Aktivitäten zu meistern, geht von Gezeitenkräften aus. Wie Albert Einstein in seinem berühmten Gedankenexperiment betonte, wird jeder, der sich im freien Fall in einem fallenden Aufzug oder Raumschiff befindet, die Abwesenheit der Schwerkraft spüren. Aber jeder Unterschied in der Gravitationsbeschleunigung zwischen Kopf und Beinen könnte seinen Körper leicht auseinander reißen. Gezeitenkräfte wären ein Todesurteil in der Nähe der Sternmasse eines Schwarzen Lochs, stellen jedoch keine Bedrohung für den menschlichen Körper in dem erweiterten Raum um ein supermassives Schwarzes Loch wie Schütze A * dar.
Dementsprechend steht die für das Auftreten eines Schwarzen Lochs erforderliche Materiedichte in einem linearen Verhältnis zu seiner Raum-Zeit-Krümmung. Schwarze Löcher mit geringer Masse bilden sich, wenn der Kern eines massiven Sterns auf Dichten zusammenbricht, die weit über denen eines Atomkerns liegen. Aber für ein supermassives Loch, das viel seltener ist, reicht es aus, die Umlaufbahn des Jupiter mit flüssigem Wasser zu füllen. Klingt einfach, aber dieses technische Projekt ist nicht realisierbar, da es eine Wassermenge von bis zu 100 Millionen Sonnen erfordern würde. Nun, die Wärme, die beim Gießen von Wasser freigesetzt würde, würde alle angrenzenden Infrastruktureinrichtungen verbrennen.
In der Tat stellt die Wärme, die während der Verdichtung eines supermassiven Schwarzen Lochs freigesetzt wird, eine erhebliche Bedrohung für Zivilisationen dar, die sich im Zentrum von Galaxien befinden könnten. In unserem gemeinsamen Artikel mit John Forbes haben wir gezeigt, dass ein erheblicher Teil der Planeten im Universum ihre Atmosphäre und Ozeane verlieren kann, die verdunsten können, weil sie sich irgendwann in ihrer Existenz in der Nähe des galaktischen Kerns befanden.
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Zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit verfügen wir über die Technologie, um Bilder von supermassiven Schwarzen Löchern im Zentrum der Milchstraße und der riesigen elliptischen Galaxie M87 vor dem Hintergrund einer leuchtenden Ansammlung von Gas hinter ihnen aufzunehmen. Das erste derartige Bild wird im Laufe des Jahres veröffentlicht.
In einem Vortrag von 2018 auf der Black Hole Initiatives-Konferenz, einem interdisziplinären Zentrum für Schwarzlochforschung in Harvard, schlug ich vor, dass weitere Fortschritte beim Weltraumantrieb es uns ermöglichen könnten, Feldstudien eines nahe gelegenen Schwarzen Lochs durchzuführen. Dies wäre eine hervorragende Gelegenheit, eine der oben genannten Aktivitäten auszuprobieren - und möglicherweise Notizen zur Quantengravitation mit einigen Touristen aus anderen Zivilisationen auszutauschen, die bereits dort campiert haben.
Abraham Loeb ist Vorsitzender der Abteilung für Astronomie an der Harvard University, Gründungsdirektor der Harvard Black Hole Initiative und Direktor des Instituts für Theorie und Berechnung am Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics. Er ist außerdem Vorsitzender des Beirats für das heiße Projekt Breakthrough Stars.
