OLOMOUC, OPAVA - Kolem supermasivní černé díry by mohly obíhat planety podobné Zemi, na kterých by existoval i život podobný pozemskému. Výpočty interdisciplinárního týmu fyziků z Olomouce a Opavy potvrzují možnost existence bizarních světů představených ve filmu Interstellar.

Ve science-fiction filmu Interstellar (2014) putují hrdinové na planety obíhající u supermasivní černé díry. Dalo by se na takových žít?

Na tuhle exotickou otázku hledali odpověď kvantový optik Tomáš Opatrný a relativista Lukáš Richterek z Přírodovědecké fakulty Palackého univerzity v Olomouci spolu s astrofyzikem Pavlem Bakalou, působícím na Ústavu fyziky a v Centru počítačové fyziky a zpracování dat Filozoficko-přírodovědecké fakulty Slezské univerzity v Opavě. Ti si propočítali podmínky pro existenci života na exoplanetách u supermasivních černých děr v jádrech galaxií a také u černých děr o střední hmotnosti v kulových hvězdokupách. Přitom vyšli z toho, že na Zemi je život možný díky horkému Slunci a chladné obloze. Fyzici říkají, že život potřebuje ke své existenci negativní entropii. Živé organismy jsou vysoce uspořádané a mají tím pádem nízkou entropii, kterou si potřebují udržet. A právě kontrast mezi horkým Sluncem a chladnou oblohou zásobuje Zemi spoustou negativní entropie. Opatrný, Richterek a Bakala 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. 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.

Opatrný, Richterek a Bakala přiznávají, že je exoplanety představené ve filmu Interstellar velmi inspirovaly. Jejich výpočty však ukazují, že ve filmu popisovaný vodní svět s obřími vlnami by ve skutečnosti pokrýval spíše oceán z roztaveného olova. Zároveň ale tvrdí, že kdyby existovala planeta na oběžné dráze jen o něco málo vzdálenější od černé díry, tak by se na ní mohlo žít velmi podobně jako na Zemi.

Badatelé 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. Černoděrová verze Dysonovy sféry funguje opačně. Absorbuje reliktní mikrovlnné záření vesmíru a odpadní teplo vyzařuje do černé díry.
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, tak by získávala o tři řády více zužitkovatelné energie, než kolik v současnosti dostává Země od Slunce.

Článek olomoucko-opavského týmu téměř okamžitě po umístění na volně přístupný online mezinárodní vědecký archív arXiv, provozový Cornellovu univerzitou (http://arxiv.org/abs/1601.02897), podnítil ve vědeckém světě výrazné ohlasy. Výsledky výzkumu Opatrného, Richterka a Bakaly dokonce zmiňuje na titulní stránce časopis New Scientist (https://www.newscientist.com/article/2073577-black-hole-sun-could-support-bizarre-life-on-orbiting-planets/), kde je komentuje i Lawrence M. Krauss. Pozornost černoděrovým exoplanetám věnoval i český populárně vědecký server Osel.cz (http://www.osel.cz/8641-jak-by-se-zilo-pod-cernym-sluncem.html) .

RNDr. Pavel Bakala, Ph.D.,
pavel.bakala (at) fpf.slu.cz
Oddělení pro informace a rozvoj, Filozoficko-přírodovědecká fakulta Slezské univerzity v Opavě