Kategorie
Kosmologia

Rozpalanie gwiazd

Wydaje się to przedsięwzięciem niemożliwym, gdyż intuicja sugeruje nam, że brązowy karzeł zostałby natychmiast pochłonięty przez czarną dziurę i nigdy więcej byśmy go nie ujrzeli. Ale to nieprawda. Istotnie, gdyby czarna dziura została umieszczona w środku brązowego karła (czy Jowisza albo innego masywnego obiektu), zaczęłaby pochłaniać materię, ale proces ten spowodowałby uwalnianie olbrzymiej ilości promieniowania. Promieniowanie natomiast wypychałoby zapadającą się materię. Doprowadziłoby to do szybkiego uregulowania tempa zapadania się gwiazdy, które określa tak zwana granica Eddingtona:

L symbolizuje wyrażoną w watach moc promieniowania emitowanego przez czarną dziurę, e określa wydajność, z jaką zapadająca się materia jest przetwarzana w energię (między 0,06 a 0,4, w zależności od obrolu dziury), Rcd oznacza prędkość wychwytu materii przez czarną dziurę, c to prędkość światła, Mcd masa czarnej dziury w kilogramach, mp – masa protonu (1,67 x 10-27 kg), a σ – przekrój czynny rozpraszania elektronów (6,57 x 10-27 m²). Równanie to jest pełne wyszukanych symboli, ale dla naszych rozważań wystarczy to, że moc promieniowania czarnej dziury (w watach) stanowi sześciokrotność jej masy (w kilogramach).

Jasność naszego Słońca wynosi 3,9 x 1026 W. Załóżmy, że znajdujemy brązowego karła z planetą, która obiega gwiazdę w odległości 1,5 miliona kilometrów, nieco więcej niż orbita Tytana (który okrąża Saturna w odległości 1,2 miliona kilometrów).

1,5 miliona kilometrów to 1/100 jednostki astronomicznej, a promienie słoneczne słabną proporcjonalnie do kwadratu odległości od gwiazdy. Znaczy to, że do uzyskania na planecie temperatury przypominającej ziemską musielibyśmy osiągnąć moc promieniowania równą 1/10 000 mocy promieniowania naszego Słońca, czyli 3,9 x 1022 W. Z równania 10.3 wynika, że potrzebowalibyśmy do tego czarnej dziury o masie 6,1 x 1021 kg. Stanowi to 8% masy naszego Księżyca (lub 1/1000 masy Ziemi). Mimo ogromu przedsięwzięcia przemieszczanie tak wielkich obiektów nie wykraczałoby poza możliwości cywilizacji typu III. By na przykład osiągnąć ΔV równą 10 km/s, potrzebną do poruszenia tego rodzaju obiektu, musielibyśmy dysponować energią równą 3 x 1029 J. W normalnych warunkach wytworzenie tak wielkich ilości energii byłoby niemożliwe nawet dla zaawansowanej cywilizacji typu III (9,5 miliarda TW-lat!). Ale przecież będzie dysponować ona czarnymi dziurami – w tym konkretnym wypadku czarną dziurą o mocy 3,9 x 1022 W. Mogłaby ona wygenerować w ciągu niespełna 90 dni energię potrzebną do przemieszczenia. Zakładając, że czarna dziura przetwarza materię w energię z wydajnością 10%, żeby otrzymać wymagane 3 x 1029 J, musielibyśmy ją „nakarmić” 30 miliardami ton materii, czyli potrzebowalibyśmy planetoidy o średnicy 2 km – dla cywilizacji typu III to niezbyt wygórowane zadanie.

Jak długo żyłaby stworzona przez nas gwiazda? Może nie tak długo jak Słońce, lecz wystarczająco długo, by uczynić nasze przedsięwzięcie opłacalnym. Jeśli przekształcimy równanie, otrzymamy:

Lewa strona równania oznacza masę czarnej dziury podzieloną przez prędkość, z jaką jej masa ulega zmianie. Iloraz ten jest równy czasowi τ. Ów charakterystyczny czas określa, jak długo zajmie czarnej dziurze osiągnięcie 2,72 wartości początkowej masy i energii. Jeśli wydajność e wynosi 0,1 (wartość normalna), czas ten będzie równy około 45 milionom lat. Po upływie miliona lat moc promieniowania wzrośnie jedynie o 2%. Po 10 milionach lat – o 25%, co spowoduje wzrost temperatury na planecie o 5,7%.

Należy jednak pamiętać, że planetę tę będzie zamieszkiwała zaawansowana cywilizacja typu III, dysponująca pełną gamą technik terraformowania. Powinna ona opanować sytuację bez większego wysiłku.

W swojej powieści zatytułowanej The Starmaker (Stwórca gwiazd), a napisanej w latach trzydziestych XX wieku, brytyjski filozof Olaf Stapledon porównał istotę zdolną do stworzenia gwiazdy do Boga. Bogami nie staniemy się nigdy, ale tworzenie gwiazd to szlachetne zajęcie. Kiedy nauczymy się rozpalać gwiazdy, będziemy zdolni już nie tylko do ożywiania planet, ale całych systemów planetarnych. Całkiem nieźle jak na potomków małp.

Młody Wszechświat składał się prawie wyłącznie z wodoru i helu. Cięższe pierwiastki, w tym węgiel, tlen i azot, niezbędne do stworzenia chemii organicznej i życia, powstały w gwiazdach i rozprzestrzeniły się w przestrzeni kosmicznej dzięki wybuchom nowych i supernowych. Jesteśmy pyłem gwiezdnym ogrzanym do życia przez światło naszej matczynej gwiazdy, a teraz przygotowujemy się do opuszczenia gniazda, by szukać szczęścia i odcisnąć swoje piętno wśród jej rodzeństwa.

Gwiazdy stworzyły życie. Życie powinno zatem tworzyć gwiazdy.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *