Sobre planetas formándose alrededor de agujeros negros
Se ha estudiado la posibilidad de que se formen planetas que orbiten agujeros negros supermasivos.
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Los personajes de la película Interstellar viajan a unos planetas que parecen orbitar un agujero negro supermasivo. ¿Es algo así realista?
El guión original de la película lo escribió Kip Thorne, que es un experto mundial en Relatividad General y agujeros negros. Sin embargo, Christopher y Jonathan Nolan modificaron mucho este guión hasta que la física empezó a tener problemas. Thorne explicó de todos modos cómo los eventos que se cuentan en la película podrían darse en la realidad en un libro de divulgación.
Parece que ha habido recientemente otros físicos que le han dado vueltas a la cabeza acerca este asunto, como So Keiichi Wada (Univeridad Kagoshima, Japón) y colaboradores.
Estamos acostumbrados a imaginar planetas orbitando estrellas. De hecho ya hemos detectado 4000 de esos planetas en los últimos años. No es descabellado pensar que una estrella masiva, con su cohorte de planetas, explote en forma de supernova y que quede un agujero negro de baja masa como residuo. Si alguno de los planetas originales sobreviven a la supernova, pueden seguir orbitando el agujero negro resultante. Incluso se puede concebir que parte de los restos de la supernova pudieran formar un disco de acreción y generar nuevos planetas.
Sin embargo, no parecería, en principio, que algo así se pudiera dar alrededor de agujeros negros supermasivos. Wada y sus colaboradores han mostrado que, aplicando modelos de formación planetaria al caso de los agujeros negros supermasivos, se pueden formar planetas. Sería el primer estudio que apuntase a la formación directa de planetas en ese tipo de entorno.
El modo habitual de formación planetaria es a partir de un disco de gas y polvo que forma alrededor de las estrellas jóvenes. Gradualmente ese material se va agregando para formar objetos cada vez más grandes hasta que finalmente se forman los planetas. Estos objetos serían, por tanto, nada más que un subproducto de la formación estelar.
Estos investigadores estudiaron la idea de si en el disco que hay alrededor de los agujeros negros supermasivos se pudiera dar algo similar. Pero lo interesante en este caso es que las reglas de la Relatividad General se dejan sentir y que la Física newtoniana ya no se aplica. El espacio-tiempo alrededor de un agujero negro de este tipo está muy curvado y la dilatación temporal se deja sentir. Incluso a 10 o 30 años luz del agujero negro no se pueden despreciar los efectos relativistas.
Como hay mucha masa en esos discos de acreción, los planetas que se vayan formando también serán muy masivos, de más de 10 veces la masa la terrestre. Además, podría haber 10 000 de estos plantas en uno sólo de estos agujeros. Podría haber incluso más de estos objetos y formarse más cerca del agujero negro.
¿Podría ser la vida posible en un planeta así? El entorno, en todo caso, sería muy hostil para la misma. Sería difícil encontrar un hueco en dicho disco que facilitara que no cayeran meteoritos constantemente. Incluso aunque exista una zona de habitabilidad y que el planeta sea de una masa similar a la de la Tierra, estaría el gran problema de radiación proveniente de la parte del disco que está más cerca del horizonte de sucesos y que emite mucha radiación que esterilizaría cualquier atisbo de vida tal y como la conocemos. Aunque seguro que merece la pena investigarlo.
El problema de hacer ciencia sobre un tema así es que estos supuestos planetas serían extremadamente difícil de ser detectados, dadas las distancias enormes implicadas. Aunque quizás se puedan estudiar algunos de estos discos en el infrarrojo y tratar de ver huecos en ellos (señal de que un planeta ha «barrido» su órbita) o cualquier otra pista que revele de forma indirecta su presencia.
Copyleft: atribuir con enlace a htpps://neofronteras.com
Fuentes y referencias:
Artículo original.
Foto: Colaboración Event Horizon Telescope
6 Comentarios
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lunes 23 septiembre, 2019 @ 5:34 pm
Hay un punto que no veo reflejado. Invocando a la no-sabemos-qué-hacer-con-ella, tenemos que en el Sistema Solar, existe o parece existir una estabilización por resonancia de la cual esa quasimagufada llamada ley de Titius-Bode es la única agarradera que tenemos. O con otras palabras, que las resonancias parecen imprescindibles para estabilizar estos sistemas de n-cuerpos, ya las vemos en sistemas de lunas y en algunos exosistemas caracterizados de forma más completa (TRAPPIST, p.ej.).
Pero ahora la pregunta es si tal estabilización por resonancia puede darse en sistemas donde un disco de acreción es engordar a la bestia (es que de hecho, a diferencia de una estrella que pierde masa, el AN la gana). Es pregunta, ignoro la respuesta por completo. Bien podría pasar que cambiasen las órbitas con unos plazos temporales nunca vistos, nunca mejor dicho.
Más los efectos relativistas…
martes 24 septiembre, 2019 @ 9:04 am
Hombre, lo de Titius-Bode es una observación que «casicasa» con un orden matemático. Es como si observo que cada vez que llueve me cae la lotería, pero si es día par y fiesta un premio mayor que si es impar, sea fiesta o no (o cualquier tontería así; pero, claro, si resulta bastante cierto, me forro). Así que algún mérito tiene. Y quien sabe si hay por ahí una ley seria y más exacta que subyace y que no se ha encontrado.
A ver: los AN siguen la ley general. Las estrellas se han formado adquiriendo material de la nebulosa en la que se formaron, compuesta mayormente de H y de He. Es decir, por agregación. O sea que también siguen la ley general, como los planetas, cometas, asteroides, etc.: la acreción. Lo que pasa es que según lo masivo que acabe siendo el objeto y el material el comportamiento tiene distintas características. A nuestra misma Tierra le llegan cada día miles de toneladas de materia, así que también y muchas más al Sol. Mira las estrellas de neutrones. Tienen que atraer lo suyo.
martes 24 septiembre, 2019 @ 9:18 am
He releído tu comentario y veo que en el mío, no menciono lo más importante, aunque lo supongo: dentro de lo general cabe la resonancia y los efectos relativistas, naturalmente.
martes 24 septiembre, 2019 @ 9:38 am
Me he pasado: «Miles de toneladas de materia». Estoy leyendo el artículo de los asteroides y habla de 40.000 t al año. Perdón por exagerar; dejémoslo en más de cien. Me vuelvo a él.
martes 24 septiembre, 2019 @ 11:50 am
A ver, las resonancias existen. Si la «ley» de Bode tiene alguna relación más allá de constatar superficialmente que esto es así, ni lo sé. Es que en rigor, no hay ni tal «ley», era una regla que verificaba que existía una resonancia entre las órbitas de todos los planetas (excepto Neptuno, o mejor dicho, la resonancia en este caso es muy compleja). Es exactamente lo mismo que los huecos en los anillos de Saturno o los huecos de Kirkwood en los asteroides, simplemente es un fenómeno que no podemos describir a priori, como un punto de Lagrange, se pueden formar esos como se pueden formar otros, quizá ningunos, no lo sabemos.
En suma, no sabemos qué peso tiene todo esto. Y sólo digo que esto parece formar parte de mecanismos de estabilización a largo plazo, entonces en un entorno de un disco de acreción podría no darse o darse con más furor, no tengo ni pajolera. Imagino que nadie. Por ahora.
miércoles 25 septiembre, 2019 @ 8:55 am
Sí, quizá la observación de Bode puede que sea una mera casi-coincidencia, y todas la relaciones que nombras, sabemos que suelen pasar, pero que no tenemos explicación afinada -en algunas sí, como las que obedecen a puntos donde las fuerzas se equilibran y los objetos no saben qué hacer (que si hacia aquí, que si hacia allá, que si me quedo quieto a verlas venir)-. A ese tema le pasa algo así como a la meteorología, que no puede escapar de las leyes de la naturaleza, pero su complejidad es tan grande que mejor tratarlo como algo caótico. Bueno, pienso que la meteo es aún peor.