Potrebbe esistere un pianeta abitabile attorno ad un buco nero? 

Uno scienziato della NASA ha stabilito che è abbastanza improbabile.

di Emerging Technology from the arXiv

Il film Interstellar occupa un posto speciale nei cuori degli appassionati di fantascienza. Produttore esecutivo e consulente scientifico del film fu Kip Thorne, fisico premio Nobel che giurò che nulla nel film avrebbe violato le leggi della fisica. Nel film, la Terra è ormai quasi inabitabile. Gli astronomi scoprono un wormhole nelle vicinanze di Saturno che conduce ad un buco nero supermassiccio distante chiamato Gargantuan. La NASA invia una serie di missioni ad esplorare i pianeti in orbita attorno al buco nero nella speranza di trovarne uno abitabile. Il fisico Michio Kaku ha elogiato l’accuratezza scientifica del film. 

È però davvero possibile che esista un pianeta abitabile in orbita attorno ad un buco nero supermassiccio? Jeremy Schnittman, del Goddard Space Flight Center della NASA, ha studiato il problema e calcolato le possibilità che esistano le condizioni necessarie alla vita su di un pianeta in orbita vicino a un buco nero supermassiccio. 

Gli astrobiologi stanno cercando da tempo di definire le condizioni necessarie allo sviluppo di ecosistemi ricchi di vita simili a quelli rinvenibili sulla Terra. Vi è ampio consenso sul fatto che la presenza di acqua liquida sia uno dei requisiti fondamentali, dato che stabilisce limiti specifici per la temperatura dei pianeti abitabili. 

Schnittman è partito dal chiedersi quali fonti energetiche sarebbero in grado di generare questo genere di temperature su di un pianeta in orbita attorno a un buco nero. Una tale fonte di energia dovrebbe essere qualcosa di completamente diverso da ciò che conosciamo sulla Terra. La temperatura atmosferica sul nostro pianeta è il risultato dell’equilibrio tra l’energia in arrivo dal sole, che riscalda l’atmosfera, e l’energia in uscita che toglie energia. Questa complessa relazione ha dato vita ad un’intera disciplina chiamata climatologia. 

Senza un sole, verrebbero meno la luce e quasi tutta l’energia da cui dipende la vita sulla Terra. “Senza questo costante apporto di calore, gli oceani si congelerebbero probabilmente nel giro di pochi giorni”, spiega Schnittman. Esistono altre fonti di energia possibili per un pianeta in orbita attorno a un buco nero supermassiccio, che per esempio, non sono per nulla neri. “La maggior parte di ciò che sappiamo sui buchi neri viene dall’osservazione delle radiazioni elettromagnetiche provenienti dal gas che si accumula nel buco nero”, continua Schnittman. “Si potrebbe naturalmente immaginare che sostituire il sole con un buco nero in accrescimento potrebbe anche non equivalere alla fine della vita sulla Terra.” 

Eccetto che i buchi neri supermassicci non sono solo luminosi; sono le fonti di radiazione persistenti più luminose nell’universo, in particolare nella regione ultravioletta in cui si verificano i picchi di radiazione. Sono circondati da un disco di gas caldo in accrescimento che sta piombando nel buco nero. Le condizioni proprie ad un tale disco sono troppo estreme per supportare la presenza di acqua liquida, ma secondo Schnittman, se si immagina un tasso di accrescimento notevolmente inferiore a quello osservato, le condizioni potrebbero risultare meno difficili. 

Qualsiasi pianeta in orbita vicino a un buco nero supermassiccio si muoverebbe in una nuvola di gas caldo. I pianeti presi in considerazione nel film orbitano appena oltre l’orizzonte degli eventi del buco nero, dove Schnittman calcola che le temperature raggiungerebbero i 6.000 gradi. “Non ideali per la vita”, commenta. 

Per ottenere una temperatura ambiente, un pianeta dovrebbe orbitare a una distanza pari a 100 volte il raggio gravitazionale del buco nero. In questo caso, a prima vista, potremmo trovare acqua liquida, ciononostante, “Tutte le forme di vita conosciute richiedono un gradiente di energia per sopravvivere, quindi uno sfondo di radiazioni del corpo nero potrebbe non essere il più adatto allo sviluppo di forme di vita complessa”, spiega Schnittman. 

Secondo Schnittman, il fatto che nel film l’orbita del pianeta è chiaramente posizionata oltre il disco di accrescimento, lo renderebbe dinamicamente instabile. Un problema più grande è dato dal fatto che se il tasso di accrescimento fosse inferiore a quanto osservato, anche la densità del disco sarebbe inferiore, e l’irradiazione più difficile. Senza radiazione, il disco di accrescimento si surriscalderebbe oltre la temperatura necessaria a mantenere l’acqua liquida. La teoria è quindi invalidata dal proprio stesso paradosso interno. 

Un’altra fonte di energia potrebbe essere l’eco del Big Bang, la radiazione cosmica di fondo. Questa radiazione ha una temperatura di soli 2.7 K, appena sufficiente a mantenere l’acqua liquida. Entra in gioco la magia della relatività. Nel film, il tempo rallenta per gli osservatori sulla superficie del pianeta. Più vicino sarà il pianeta al buco nero, maggiore sarà questo effetto. Secondo i calcoli di Schnittman, un pianeta in orbita appena oltre il raggio gravitazionale potrebbe essere sufficientemente influenzato dalla radiazione cosmica di fondo da mantenere l’acqua liquida, ma esporrebbe il pianeta a pericolosi livelli di raggi ultravioletti. 

C’è poi la luce delle altre stelle. Sulla Terra, il cielo notturno è buio perché siamo seduti in un braccio relativamente poco stellato della galassia, ma i buchi neri supermassicci si trovano generalmente al centro delle galassie, dove la densità delle stelle è significativamente più alta. Per un pianeta in orbita attorno al buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, il cielo notturno sarebbe 100.000 volte più luminoso della Terra e l’apporto di luce UV e raggi X significativo. Schnittman immagina che una civiltà sufficientemente avanzata potrebbe costruire una sorta di “sfera di Dyson al contrario” per riflettere questa energia e, si spera, “consentire l’abitabilità di un pianeta molto più vicino al buco nero supermassiccio”. 

“Eppure, anche con uno scudo tanto protettivo, non verrebbe neutralizzato il killer silenzioso della natura: i neutrini“, dichiara Schnittman. I singoli neutrini non hanno grandi interazioni con la materia, ma in grandi quantità possono avere un impatto significativo. Alcuni scienziati teorizzano che gli eventi di estinzione di massa sulla Terra possano essere stati causati da enormi esplosioni di neutrini provenienti da vicine supernove. Un buco nero supermassiccio ne crea quantità più che sufficienti a fare danni. 

E per quanto i neutrini siano in grado di generare riscaldamento geotermico, nelle vicinanze di un buco nero, le onde gravitazionali presenti produrrebbero un ronzio costante di vibrazioni distruttive, a cui si aggiungerebbero gli effetti sconosciuti della materia oscura. 

Schnittman non respinge del tutto la possibilità che un pianeta abitabile possa orbitare attorno a un buco nero supermassiccio, ma il messaggio è chiaro: sarebbe poco ospitale.

Per approfondire: Life on Miller’s Planet: The Habitable Zone Around Supermassive Black Holes 

(lo)

Related Posts
Total
0
Share