Patrzymy w niebo i wypatrujemy sygnałów życia pozaziemskiego. Ale może robimy to w niewłaściwym miejscu? Może życie ukrywa się w sąsiedztwie czarnych dziur?
Kiedy mówimy o światach nadających się do zamieszkania, myślimy o planetach pokrytych wodą, okrążających gwiazdy podobne do Słońca. Okazuje się jednak, że teoretycznie jest możliwe istnienie skalistej planety krążącej tuż za horyzontem zdarzeń szybko wirującej supermasywnej czarnej dziury. Siły działające w tym miejscu byłyby w stanie odpowiednio ogrzać glob. Ale jest pewien haczyk – egzoplaneta znajdująca się w takiej okolicy musiałaby orbitować z prędkością zbliżoną do prędkości światła.
Ekstremalni mieszkańcy
Mimo ogromnych postępów astronomii i badań kosmosu w ostatnich latach, nie znamy wszystkich możliwych miejsc, w których mogłoby rozwinąć się życie w znanym nam Wszechświecie. Ba, wiemy o tym naprawdę mało, bo opieramy się na formach życia, które znamy z Ziemi, a przecież na innych planetach mogą obowiązywać zupełnie inne reguły. Bo przecież tu – na Ziemi – istnieją miejsca, w których jeszcze kilkadziesiąt lat temu nie spodziewalibyśmy się znaleźć organizmów żywych.
Takimi organizmami są ekstremofile – organizmy zdolne do przetrwania w najbardziej ekstremalnych warunkach klimatycznych, temperaturowych, chemicznych czy fizycznych. Występują dość powszechnie na Ziemi, np. organizmy zamieszkujące gorące źródła w Parku Narodowym Yellowstone i barwiące je na kolor jasnoniebieski. Wbrew powszechnemu myśleniu, ekstremofile to nie tylko bakterie. Do tego typu organizmów zalicza się także archeony czy drożdże. Ciekawym przykładem mogą być owady z rodziny Grylloblattidae, które mogą żyć w ekstremalnie niskich temperaturach.
Ziemskie ekstremofile są o tyle istotne, że miejsc „niedostępnych” w przestrzeni kosmicznej jest na pęczki. To, że jakaś planeta lub otoczenie gwiazdy wydaje się niegościnne z naszego punktu widzenia, nie oznacza, że nie może istnieć tam życie – choćby wspomniane ekstremofile. Co prawda istnienie organizmów, których biologia jest oparta na węglu, w temperaturach powyżej 150 stopni Celsjusza wydaje się niemożliwe, gdyż zachodzi wtedy rozpad DNA i białek. Ale przecież we Wszechświecie mogą występować organizmy oparte na innym pierwiastku, nie węglu.
Inny świat
Życie jest złożonym procesem, który wykorzystuje energię do przeprowadzania różnych procesów, od poruszania się po rozmnażanie. Nie są one idealnie wydajne, więc generują ciepło odpadowe. To z Ziemi jest usuwane do przestrzeni kosmicznej w postaci promieniowania podczerwonego. Ten kontrast – między pochłanianiem energii a usuwaniem ciepła odpadowego – umożliwił rozkwit życia na naszej planecie, a także prawdopodobnie wielu innych.
Ale czarna dziura pod żadnym względem nie jest miejscem korzystnym dla jakichkolwiek form życia. To przecież obiekt składający się z czystej grawitacji, wciągający wszystko, co znajduje się poniżej horyzontu zdarzeń. Nie wiemy, co dzieje się z obiektami wessanymi do czarnej dziury, choć film „Interstellar” zabrał głos w tej sprawie. Może się jednak okazać, że czarna dziura nie jest bramą do innego świata, a kosmicznym „blenderem”. Nic, nawet światło, nie jest w stanie uciec przed żarłoczną czarną dziurą.
Przez Wszechświat przenika coś, co nazywamy mikrofalowym promieniowaniem tła (CMB) – pozostałość z czasów, gdy Wszechświat był jeszcze dzieckiem i liczył zaledwie 380 000 lat. Mikrofalowe promieniowanie tła jest trudne do mierzenia, bo znajduje się w wąskim obszarze mikrofal widma elektromagnetycznego, a ponadto ma temperaturę zaledwie ok. 3 stopni powyżej zera absolutnego. Kiedy CMB wpadnie do czarnej dziury, staje się niebieskie. Tuż przed zejściem poniżej horyzontu zdarzeń, mikrofalowe promieniowanie tła może zyskać tyle energii, że jest w stanie przejść w podczerwień, światło widzialne, a nawet ultrafioletową część widma. Innymi słowy, w pobliżu czarnej dziury mikrofalowe promieniowanie tła staje się bardzo gorące.
Planeta na krańcu istnienia
Istnieją hipotezy, że planeta znajdująca się w odpowiednim sąsiedztwie czarnej dziury, tuż powyżej jej horyzontu zdarzeń, mogłaby istnieć. Co więcej, ciepło wyprodukowane przez czarną dziurę byłoby w stanie ogrzać planetę do tego stopnia, by pojawił się tam wodny ocean. A to z kolei oznacza idealne warunki do rozwoju znanych nam form życia.
Ale aby życie mogło istnieć, konieczne jest promieniowanie cieplne. To może być dostarczane przez samą czarną dziurę. W jej pobliżu, zniekształcenia grawitacyjne powiększają wygląd horyzontu zdarzeń, rozciągając go do ogromnych rozmiarów. Jeżeli na planecie jest woda, czarna dziura „dostarcza” energię (w wyniku pochłaniania CMB) i występuje cykl dniowy (zapewniany przez horyzont zdarzeń), to jest wszystko, czego potrzebuje życie. Jeżeli dołożymy do tego cegiełkę w postaci potencjalnego występowania ekstremofilów, czarna dziura może okazać się całkiem przyjaznym miejscem do życia.
Jest jednak pewien haczyk. Orbity w pobliżu 1% ponad granicą horyzontu zdarzeń (właśnie o takiej odległości od czarnej dziury mówimy) są wyjątkowo niestabilne, podatne na samoistne zapadanie się. Astronomowie postanowili zbadać, czy istnieje jakiś sposób, aby taką orbitę ustabilizować. Okazuje się, że jest to możliwe.
Jeżeli czarna dziura jest wystarczająco duża, ma masę ok. 150 razy większą od masy Słońca i obraca się wystarczająco szybko, to tuż nad jej horyzontem zdarzeń może znajdować się ekosfera. To niewielki pas przestrzeni, do którego dociera energia powstająca podczas pochłaniania mikrofalowego promieniowania tła. Szansa, aby powstała tam jakaś planeta jest naprawdę niewielka. Obiekt musiałby także orbitować wokół czarnej dziury z prędkością zbliżoną do prędkości światła, doświadczając czynniku Lorentza na ekstremalnym poziomie. Każda sekunda na tym świecie oznaczałaby godziny na naszym. Scenariusz taki jest jednak hipotetycznie możliwy. A to oznacza, że może gdzieś tam istnieje życie w sąsiedztwie czarnej dziury.
