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La habitabilidad en los exoplanetas de 'Interestelar' sería casi imposible

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A pesar del excelente asesoramiento científico de la película, la cinta plantea la posibilidad de planetas habitables en torno a un agujero negro masivo, pero ¿es eso posible? Según un científico de la NASA, las probabilidades de que se den esas condiciones en los alrededores de Gargantúa con casi nulas

  • por Emerging Technology From The Arxiv | traducido por Ana Milutinovic
  • 11 Octubre, 2019

La película Interestelar se ha ganado un lugar muy especial en el corazón de los amantes de la ciencia ficción. El productor ejecutivo y asesor científico de la película fue el físico ganador del Premio Nobel Kip Thorne, que prometió que ningún punto de la cinta violaría las leyes de la física y que cualquier disparatada especulación tendría una base científica.

El argumento de la película se centra en que la Tierra se está volviendo inhabitable y que los humanos deben encontrar otro lugar en el que vivir. Por suerte, los astrónomos han descubierto un agujero de gusano cerca de Saturno que sirve como un túnel a través del espacio-tiempo hacia un distante agujero negro supermasivo llamado Gargantúa, alrededor del que orbitan varios planetas. Así que la NASA envía una serie de misiones para inspeccionar los planetas con la esperanza de encontrar uno habitable.

Mucho se ha escrito, y casi siempre de forma muy positiva, sobre la fiabilidad científica de la película, sobre su representación de los agujeros negros, etcétera. El físico Michio Kaku afirmó que era Interestelar se ha convertido en el estándar de oro por el cual serán juzgadas las futuras películas de ciencia ficción.

Pero hay una pregunta que no se había abordado: ¿es posible que un planeta habitable orbite en torno a un agujero negro supermasivo? Ahora tenemos una respuesta gracias al trabajo del científico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt (EE. UU.) Jeremy Schnittman. Después de analizar la cuestión, el científico ha calculado si podrían existir condiciones propicias para la vida en un planeta que orbita cerca de un agujero negro supermasivo. Y sus conclusiones son sorprendentes.

Primero algunos antecedentes. Los astrobiólogos llevan mucho tiempo discutiendo sobre las condiciones necesarias para albergar vida parecida a la de la Tierra. Existe un amplio acuerdo de que la presencia de agua líquida es un requisito fundamental, y esto establece límites específicos sobre la temperatura de los planetas habitables. El enfoque de Schnittman consiste en descubrir qué tipo de fuentes de energía podrían generar esas temperaturas en un planeta que orbita un agujero negro. Tal fuente de energía tendría que ser completamente diferente de la de la Tierra.

La temperatura atmosférica es el resultado del equilibrio entre la energía procedente del Sol, que calienta la atmósfera, y la energía saliente. Esto da lugar una compleja relación que ha generado toda una disciplina dentro de la climatología. Sin Sol, la luz entrante se desvanecería y acabaría con casi toda la energía para la vida en la Tierra. "Sin su flujo de calor constante, los océanos probablemente se congelarían en cuestión de días", asegura Schnittman.

Pero resulta que hay varias otras fuentes de energía para un planeta que orbita un agujero negro supermasivo. Lo más obvio es que los agujeros negros supermasivos no son negros. El científico detalla: "La mayor parte de lo que sabemos sobre los agujeros negros proviene de las observaciones de la radiación electromagnética del gas que se acumula en el agujero negro. Naturalmente, uno podría imaginar que si se sustituye el Sol por un agujero negro eso no tendría que significar el final de la vida en la Tierra".

Además, no solo brillan; los agujeros negros supermasivos son las fuentes permanentes de radiación más brillantes del universo, particularmente en la región ultravioleta donde la radiación alcanza su punto máximo. Están rodeados por un disco de acumulación de gas caliente que cae en el agujero negro.

Las condiciones en dicho disco son demasiado extremas para soportar agua líquida, pero Schnittman sostiene que es posible hacerlas más acogedoras imaginando que la tasa de acumulación del agujero negro es una pequeña fracción del valor observado.

El resultado es que cualquier planeta que orbita cerca de un agujero negro supermasivo estaría en una nube de gas caliente. En la película, los planetas de interés orbitan más allá del horizonte de sucesos del agujero negro. Ahí, Schnittman calcula que estarían rodeados por un campo de radiación de cuerpo negro de 6.000 °C. "No muy acogedor para la vida", destaca.

A mayor distancia, el gas estaría más frío. Para llegar a temperatura ambiente, el planeta tendría que orbitar a una distancia de 100 veces el radio gravitacional del agujero negro. Entonces, a primera vista, sería posible que hubiera agua líquida en un planeta así. Lo que no es tan fácil de saber es si la vida podría evolucionar. "Todas las formas de vida conocidas requieren un gradiente de energía para sobrevivir, por lo que una radiación generalizada de fondo de cuerpo negro probablemente no resulte muy favorable para la vida compleja", sostiene Schnittman.

La película tiene un pequeño problema ya que el planeta claramente orbita más allá del disco de acreción, lo que Schnittman asegura que sería dinámicamente inestable. Además, si la tasa de acreción fuera menor, la densidad del disco también sería menor, lo que dificultaría la radiación. Y sin ella, el disco de acreción se calentaría más allá de la temperatura del agua líquida. Así que este argumento plantea una paradoja que finalmente lo invalida.

Pero no está todo perdido. Hay otra fuente de energía en forma de la radiación de fondo de microondas, el eco del Big Bang. Los astrónomos han medido esta radiación, y tiene una temperatura de solo -270,4 °C, lo que difícilmente podría mantener agua en estado líquido.

Pero aquí es donde entra en juego la magia de la relatividad. Tal y como refleja la película, el tiempo se ralentiza para los observadores en la superficie del planeta, y esto provoca un efecto de corrimiento al azul, un fenómeno que aumenta la temperatura. Y cuanto más cerca esté el planeta del agujero negro, mayor será este efecto.

Schnittman calcula que un planeta que orbita más allá del radio gravitacional experimentaría suficiente calentamiento de la radiación de fondo de microondas para conseguirlo. "Sería como orbitar una enana blanca a una distancia de 0,2 unidades astronómicas", explica. Eso proporcionaría suficiente energía para sostener agua líquida, pero también bañaría al planeta con niveles peligrosos de radiación ultravioleta (UV).

Luego está la luz de las demás estrellas. En la Tierra, el cielo nocturno está oscuro porque nos encontramos en una parte relativamente dispersa de la galaxia. Pero los agujeros negros supermasivos generalmente se encuentran en el centro de las galaxias, donde la densidad de estrellas es mucho mayor. Entonces, para un planeta que orbita el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, el cielo nocturno sería 100.000 veces más brillante que en la Tierra.

Eso proporcionaría un fondo significativo de luz UV y rayos X. Schnittman imagina una civilización lo suficientemente avanzada como para construir una especie de "esfera inversa de Dyson" que reflejara esta energía. "Esto permitiría la habitabilidad mucho más cercana al agujero negro supermasivo, incluso a pesar de la inmensa radiación UV o de rayos X de fondo", explica, con optimismo.

"Pero, incluso con un escudo tan protector, todavía existe el espectro del asesino silencioso de la naturaleza: los neutrinos", subraya con una gran sensación de pena. Los neutrinos no interactúan tanto con la materia. Pero cuando hay un gran número de ellos, pueden tener un impacto significativo.

Algunos científicos creen que las extinciones masivas de la Tierra fueron causadas por enormes explosiones de neutrinos de supernovas cercanas. Y un agujero negro supermasivo crearía más que suficiente para perjudicar cualquier planeta. Sin embargo, los neutrinos podrían generar un calentamiento geotérmico. "Y a diferencia del dañino flujo de UV o rayos X del corrimiento al azul, el calentamiento de los neutrinos del núcleo del planeta podría producir una próspera población de formas de vida similares a las que se encuentran cerca de las fumarolas de las profundidades oceánicas en la Tierra", destaca Schnittman, con mucha ilusión.

Pero la pierde rápidamente a medida que pasa a otras razones para ser pesimista. Cerca de un agujero negro, las ondas gravitacionales proporcionarían un zumbido constante de vibraciones destructivas. Y la materia oscura, si existe, ofrece un rico entramado de catástrofe. Schnittman tiene cuidado de no descartar por completo la posibilidad de un planeta habitable orbitando un agujero negro supermasivo, al menos no explícitamente.

Pero el mensaje implícito es claro: serán planetas poco hospitalarios. Si los humanos debieran buscar planetas habitables en algún lugar del universo, probablemente debería ser lo más lejos posible de los agujeros negros supermasivos.

¡Amantes de Interestelar, tomen nota!

Ref: arxiv.org/abs/1910.00940 :  Life on Miller’s Planet: The Habitable Zone Around Supermassive Black Holes

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