jueves, 25 de febrero de 2016

¿Vida alrededor de agujeros negros?

Especulan sobre las restricciones termodinámicas que permitirían la existencia de vida en un planeta que orbitase un agujero negro.
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Ahora que los agujeros están de moda en los medios al demostrase la colisión entre dos de ellos gracias a LIGO y que Kip Thorne es cofundador de LIGO y además guionista de la película “Interestelar”, podríamos echar un vistazo a esa película y a un trabajo relativamente reciente sobre las posibilidades de vida alrededor de este tipo de objetos.
Los agujeros negros son negros en sí, pero generalmente están rodeados de materia a alta temperatura que les hace muy brillantes. Esta materia forma un disco de acreción según la materia cae hacia el agujero y la “fricción” que se desencadena es una muy buena manera de convertir gran parte de esa materia en energía.
Se ha especulado que cuando todas las estrellas se apaguen la única manera que una civilización avanzada podrá sobrevivir será usando agujeros negros como fuente de energía, pero a través de la energía que produzcan sus discos de acreción. Aunque no deja de ser hiperoptimista pensar que una civilización sobreviva hasta dentro de billones de años.
El caso es que es posible que exista una zona de habitabilidad alrededor de estos cuerpos en la actualidad en la que un hipotético planeta podría tener agua líquida y una fuente de luz que permitiera la fotosíntesis. Esto es lo que parece que se sugiere en esta película.
Pero, ¿qué pasa cuando un agujero negro ya se ha tragado toda la materia que le rodeaba? Al fin y al cabo, incluso la radiación Hawking sería muy pequeña para mantener un sistema termodinámico convencional.
Tomáš Opatrný (Universidad Palacký en Olomouc, República Checa) cree que incluso sin disco de acreción es posible la vida en un planeta alrededor de un agujero negro gracias a una termodinámica invertida.
Para poder producir trabajo se necesita una diferencia de temperatura. Así por ejemplo, el calor generado por la gasolina eleva la temperatura del motor por encima de la ambiente y el automóvil se desplaza. Un automóvil en una habitación a alta temperatura no funcionaría.
Con el Sol pasa lo mismo, la luz de un foco caliente (el Sol) al llegar a la Tierra puede ser convertida en energía en una célula fotovoltaica gracias al foco comparativamente frío de la superficie terrestre. Es un caso idéntico al de las plantas, pues son ellas y las cianobacterias las que proporcionan la base de la cadena alimenticia terrestre, pero otros procesos quimiosintéticos operan bajo las mismas restricciones termodinámicas, aunque no esté presente la luz.
Así que un gradiente de temperatura es termodinámicamente imprescindible para la existencia de vida. Si en la luna Europa no hay tal gradiente entonces la vida no es posible allí por mucha agua líquida que haya.
Lo que propone Opatrný es una inversión de papeles en el que parte del cielo es más frío y es posible la vida con un pequeños gradiente térmico invertido. Es algo similar a lo que propuso en su día Robert L. Forward en su novela Estrellamoto, cuando la estrella de neutrones en donde se daba la vida que se describe en el libro hacía de foco cálido y el cielo de foco frío. En este caso sería un poco diferente, pues sería una vida basada en un “sol negro” (el agujero negro) que haría de foco frío a casi el cero absoluto de temperatura.
El resto del Universo está a 2,7 kelvin, temperatura que viene dada por el residuo de microondas del Big Bang. Esto da una diferencia de temperatura muy pequeña. Para un planeta del tamaño de la Tierra en el que el agujero negro ocupara una proporción igual al Sol sólo se podrían extraer unos 900 vatios de potencia, quizás suficiente como para que exista vida, pero esta no sería ni muy compleja ni muy avanzada.
Pero el Universo no fue siempre tan frío. Al cabo de 15 millones de años tras el Big Bang su temperatura era de 300 kelvins (27 grados centígrados), por lo que en la situación de agujero negro como foco frío descrita se proporcionaría una potencia de 130 gigavatios, que es muy superior a lo que la Tierra recibe del Sol. Esto sería suficiente como para soportar la vida, incluso una civilización avanzada, si es que esta hubiera tenido tiempo de evolucionar, claro, cosa altamente improbable. Incluso 15 millones de años parecen pocos para que haya elementos pesados y planetas o para que un agujero negro se queda sin nada que tragar y se enfríe.
Entonces es cuando Opatrný se fijó en la película “Interestelar” y en la secuencia en la que Gargantúa hace que el tiempo vaya más lento en un factor 60.000 por efecto de la Relatividad General. En este caso, en un planeta como el de Miller la radiación del fondo de cósmico de microondas tendría su frecuencia corrida debido a la dilatación temporal y el planeta se calentaría hasta unos inaguantables 900 grados centígrados. Las olas allí no serían de agua, sino de lava.
Según Lawrence Krauss (de Arizona State University y ahora de moda por hacer correr rumores sobre el hallazgo de LIGO) este efecto desastroso de la radiación de fondo sobre los observadores del planeta y otros aspectos hacen que la película no sea realista.
Pero a una distancia mayor del agujero negro las condiciones serían adecuadas para la vida, según Opatrný. Así que es posible imaginar una civilización bajo un “sol” negro viviendo en un planeta la mar de extraño.
Obviamente este trabajo es más un ejercicio intelectual que la búsqueda real de vida en el Cosmos. La idea es interesante y sirve para desarrollar ciertos conceptos, pero las posibilidades de vida en una situación así son muy reducidas. Además, cerca de los agujeros negros puede haber objetos que se vean atraídos por el mismo, por lo que la lluvia constante de meteoritos no ayudaría a una vida compleja o avanzada. Esos objetos caerían además al agujero y entonces este ya no estaría lo suficientemente frío como para mantener el gradiente térmico que permita esa vida de gradiente inverso.
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