¿Se perdió la humanidad la fiesta? ¿Son SETI, la ecuación de Drake y la paradoja de Fermi solo artefactos de nuestra ignorancia sobre la vida avanzada en el universo? Y si nos equivocamos, ¿cómo lo sabríamos?
Un nuevo estudio centrado en los agujeros negros y su poderoso efecto en la formación de estrellas sugiere que nosotros, como vida avanzada, podríamos ser reliquias de una era pasada en el Universo.
Los lectores de Universe Today están familiarizados con SETIel Ecuación de Drakey el Paradoja de Fermi. Las tres son formas diferentes en que la humanidad lidia con su situación. Todos están relacionados con la Gran Pregunta: ¿Estamos solos? Hacemos estas preguntas como si la humanidad despertara en este planeta, mirara alrededor del vecindario y se preguntara dónde estaban todos los demás. Que es algo de lo que ha sucedido.
Vivimos en una era de descubrimientos de exoplanetas, y los astrónomos están ocupados buscando planetas que tengan la posibilidad de ser habitables, es decir, que tengan agua superficial líquida. Esa es una definición simple de habitabilidad, pero es útil para clasificar los miles de exoplanetas que hemos descubierto y los incontables millones más que esperan ser descubiertos. Porque el a priori El razonamiento nos dice que los planetas individuales son la clave para encontrar vida.
Pero, ¿qué pasa con una visión más amplia de la habitabilidad y, especialmente, de otras formas de vida avanzadas? ¿Es peinar planetas individuales la forma de encontrar otra vida? ¿O es más probable que ciertas galaxias alberguen vida avanzada, que puede tardar miles de millones de años en evolucionar? ¿Los agujeros negros en las galaxias afectan la probabilidad de vida avanzada?
David Garofalo es profesor asociado de física en la Universidad Estatal de Kennesaw en Georgia. Garofalo investiga la física de los agujeros negros y, en un nuevo artículo, explica cómo los agujeros negros podrían afectar la existencia de vida avanzada.
El papel es “La vida avanzada alcanzó su punto máximo hace miles de millones de años según los agujeros negros.Próximamente se publicará en la revista Galaxies. Garofalo es el único autor y el artículo aún no ha sido revisado por pares.
Garofalo explica cómo la retroalimentación de un agujero negro puede impulsar o suprimir la formación de estrellas. Si lo hace o no, depende del entorno y de si el SMBH se encuentra en un entorno con escasez de gas o rico en gas.
“El vínculo entre los agujeros negros y la formación estelar nos permite establecer una conexión entre los agujeros negros y los lugares y momentos en los que las inteligencias extraterrestres (ETI) tenían más posibilidades de surgir”, escribe Garofalo.
La Ecuación de Drake intenta dar forma a nuestras reflexiones sobre otras civilizaciones inteligentes. Es una ecuación probabilística que trata de calcular el número de civilizaciones inteligentes y comunicativas que hay en la Vía Láctea. El esfuerzo de Garofalo se extiende más allá de la Vía Láctea hacia el Universo. Pero el Universo es vasto y antiguo. ¿Dónde empezar?
Garofalo comienza con agujeros negros, retroalimentación y formación estelar.
“Nuestra comprensión de los procesos que determinan dónde y cuándo la formación de estrellas alcanza su punto máximo en el Universo ha madurado significativamente, hasta el punto en que podemos comenzar a explorar más ampliamente la cuestión de la inteligencia en el espacio y el tiempo”, escribe Garofalo. La retroalimentación de los agujeros negros afecta la formación de estrellas en las galaxias, pero el efecto varía.
Garofalo ha investigado extensamente los agujeros negros, y este documento se basa en gran medida en su investigación y en el trabajo de otros en el mismo campo. Garofalo afirma que la vida avanzada alcanzó su punto máximo hace miles de millones de años, todo debido a la conexión directa entre las fusiones, los agujeros negros, la formación estelar y los planetas que se forman alrededor de esas estrellas. Comienza con una fusión de agujeros negros que probablemente conduzca a núcleos galácticos activos (AGN), que es el término para un agujero negro supermasivo (SMBH) en el centro de una galaxia que acumula suficiente materia para brillar intensamente. Algunos AGN emiten chorros y dependen de la naturaleza de la materia que se acumula en el agujero. La materia es el gas de la galaxia, y las diferentes galaxias tienen diferentes entornos gaseosos.
La retroalimentación del agujero negro juega un papel importante en el trabajo de Garofalo. Diferentes agujeros negros impulsan diferentes tipos de retroalimentación, y algunas retroalimentación impulsan tasas más altas de formación de estrellas. Los chorros son la forma principal en que los agujeros negros interactúan con el medio que los rodea, bombeando materia de sus discos de acreción hacia su entorno.
A veces, toda esa retroalimentación impulsa la formación de estrellas. Pero a veces, inyecta demasiada energía en su galaxia o cúmulo de galaxias, y eso ahoga la formación de estrellas. Calienta demasiado el gas, y para colapsar y formar estrellas, el gas necesita estar frío. Una parte central del trabajo de Garofalo es identificar cuándo la retroalimentación del agujero negro impulsa la formación de estrellas y cuándo sofoca la formación de estrellas.
A veces, el disco de acreción de un agujero negro gira en sentido contrario en relación con el propio agujero negro como resultado de una fusión, y eso afecta la retroalimentación y los chorros. “La contrarrotación está asociada con varios efectos relativistas generales que maximizan la potencia y la colimación del chorro”, escribe Garofalo. «Este tipo de chorro se canaliza a través del gas frío y lo empuja a estados de mayor densidad, lo que desencadena la formación de estrellas».
Pero ese disco de acreción que gira en sentido contrario puede ralentizar y luego detener el giro del agujero negro. Eventualmente, se invierte y lo acelera de nuevo. Cuando el agujero negro tiene un giro cero, deja de producir chorros y su retroalimentación hacia la galaxia o el cúmulo de galaxias se detiene. El estado de giro cero también inclina el disco de acreción. En ese punto, “el gas entrante forma un disco que mantiene el momento angular del depósito de gas de la gran galaxia”, explica Garofalo. El estado de giro cero dura diferentes períodos de tiempo dependiendo de si la galaxia es escasa o rica en gas. Dura alrededor de ocho millones de años en un ambiente escaso en gas.
Pero las cosas cambian en un entorno más denso y rico en gas. “En entornos más densos, en cambio, la masa del agujero negro tiende a ser más grande, el chorro más poderoso y su efecto de retroalimentación mayor”, explica Garofalo. Esto se debe a que cambia la forma en que el gas se acumula en el disco. Adopta un tipo de flujo diferente al de un entorno disperso.
El flujo diferente significa que el agujero negro en el entorno denso tarda más en girar dos órdenes de magnitud. ¿El resultado? “Como resultado, en promedio, los entornos más ricos producen poderosos chorros colimados que mejoran la formación de estrellas en una escala de tiempo que es aproximadamente dos órdenes de magnitud más larga que en entornos más aislados”, escribe Garofalo. Eventualmente, el giro llega a cero y los chorros cesan. Críticamente, los chorros solo vuelven a emerger en el entorno más denso.
Esta es mucha información para aquellos de nosotros que no somos astrofísicos, pero Garofalo nos aclara la parte clave, y se trata de entornos dispersos o densos. “La diferencia clave es la presencia de solo comentarios AGN positivos en entornos aislados, tanto positivos como negativos, en otros más ricos”. Los chorros solo vuelven a emerger en entornos más ricos o más densos, pero están inclinados. Esto significa que apuntan más directamente al gas de la galaxia y pueden calentarlo y sofocar la formación de estrellas.
En ese caso, el resultado es menos estrellas. Menos estrellas significan menos planetas, lo que significa menos posibilidades de vida avanzada. Pero el efecto se extiende más allá de las tasas de formación de estrellas y planetas. Dado que el gas de la galaxia se calienta, puede emitir un halo de rayos X que impregna la galaxia y afecta la química de los planetas, lo que puede inhibir su habitabilidad.
Esas son malas noticias para la vida avanzada en galaxias más densas en gas y cúmulos de galaxias. Aunque hay más gas, el material que da origen a las estrellas, el gas se sobrecalienta, sofocando la formación de estrellas.
Pero, ¿qué pasa con las galaxias y los cúmulos con escaso gas?
«En entornos más aislados, por el contrario, las estrellas evolucionan hacia la secuencia principal sin ser perturbadas por la retroalimentación de AGN», resume Garofalo. Esto también es crítico porque no estamos hablando solo de la apariencia de la vida, que puede haber ocurrido en la Tierra en solo unos pocos cientos de millones de años. Estamos hablando de vida avanzada como la nuestra, que tardó 4.500 millones de años en aparecer en la Tierra. Las estrellas de la secuencia principal son las estrellas más estables y de vida más larga, y es mucho más probable que pueda surgir vida avanzada alrededor de las estrellas de la secuencia principal que en otras estrellas.
Teniendo todo esto en cuenta, Garofalo reformula la Ecuación de Drake para incluir la retroalimentación del agujero negro. “Nos dice en qué parte del Universo es mayor la posibilidad de detectar vida avanzada. La respuesta está en entornos de campo aislados”, explica.
Pero donde la vida avanzada puede surgir es solo una parte de ella. Garofalo quería saber cuándo era más probable. Todo se remonta a las fusiones iniciales de agujeros negros que producen agujeros negros acrecentados que giran en sentido contrario. “Los agujeros negros que se acrecientan contrarrotando son el producto de las fusiones, y la función de fusión experimenta su punto máximo en un corrimiento al rojo de 2”, escribe. Un corrimiento al rojo de 2 fue hace unos 11 mil millones de años cuando el Universo tenía 2,8 mil millones de años.
“Este, por lo tanto, es el corrimiento al rojo correspondiente a cuando la mayor cantidad de galaxias de campo aislado experimentó una fusión que condujo a que el gas frío fluyera hacia el núcleo de la galaxia recién formada y se asentara en contrarrotación alrededor del agujero negro recién formado”, concluye Garofalo.
Esa es la edad en que aparecen AGN y sus jets. Desencadenaron la formación de estrellas y la formación de planetas. La Tierra se formó hace 4.500 millones de años, y nosotros, la vida avanzada capaz de comunicación interestelar, acabamos de aparecer. Entonces, usándonos como punto de referencia, es alrededor de 4.500 millones de años después de los agujeros negros correctos en las galaxias correctas que puede aparecer vida avanzada. Garofalo lo redondea a 5 mil millones de años. «Por lo tanto, asumimos un valor fiduciario de 5.000 millones de años, lo que nos lleva a 7.800 millones de años después del Big Bang, o hace 6.000 millones de años».
En este punto, un lector astuto podría preguntarse acerca de metalicidad. Había una metalicidad más baja hace 6 mil millones de años, entonces, ¿eso no habría afectado los tipos de planetas que se forman y si la vida avanzada podría surgir en ellos o no?
No necesariamente.
Garofalo señala que las galaxias donde es más probable que existan los AGN críticos están aisladas galaxias elípticas. Pero no son las viejas galaxias elípticas rojas y muertas. Los de los que habla Garofalo son diferentes. En cambio, «no se espera que estas galaxias elípticas aisladas alberguen metalicidades bajas porque son desencadenadas por AGN por fusiones con abundante gas frío, posiblemente de una galaxia similar a un disco», explica. También se sabe que las viejas galaxias elípticas rojas y muertas están pobladas de estrellas más viejas y dominadas por enanas M o enanas rojas cuyas zonas habitables están «más cerca de la estrella y sujetas a erupciones estelares y rotación bloqueada por mareas, que actúan en contra del desarrollo de la vida». ”, escribe Garofalo. Pero el subconjunto de galaxias elípticas de las que habla no está dominado por enanas rojas.
Así que ahí lo tenemos. Si Garofalo tiene razón, entonces debemos repensar SETI. “Dados los tiempos y lugares identificados para las ETI en este trabajo, esperamos que las búsquedas de SETI requieran que las señales provengan de civilizaciones Kardashev Tipo III”, escribe en su conclusión. Una civilización Kardashev Tipo III es aquella que puede acceder a toda la energía emitida por su galaxia.
Según el trabajo de Garofalo, la humanidad llega tarde a la fiesta. «En la medida en que algún día podamos hablar de una era pico para el surgimiento de vida tecnológicamente avanzada en el Universo, nuestra exploración simplificada del surgimiento de la vida en el contexto de la retroalimentación AGN indica que ese momento está en el pasado», dijo. concluye. “Nosotros en el planeta Tierra somos, por lo tanto, rezagados”.
Puede que lleguemos tarde, pero no estamos necesariamente solos. Otros asistentes a la fiesta podrían estar llegando. Estamos aquí, así que es posible que otros lo estén.
Cuando se trata de comunicarse con otra civilización avanzada, esa es una pregunta abierta. Pero míranos. La vida avanzada todavía está emergiendo. Tal vez dos civilizaciones se contactarán algún día.
Para que eso suceda, necesitamos saber hacia dónde dirigir nuestro esfuerzo en este vasto Universo. Si este trabajo se mantiene, podría ayudar a avanzar en la búsqueda de inteligencias extraterrestres mostrándonos dónde buscar.
Y donde no.
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