Λίγο μετά τον Αϊνστάιν δημοσίευσε τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας το 1915, οι φυσικοί άρχισαν να εικάζουν για την ύπαρξη μαύρων οπών. Αυτές οι περιοχές του χωροχρόνου από τις οποίες τίποτα (ούτε καν φως) δεν μπορούν να ξεφύγουν είναι αυτά που συμβαίνουν φυσικά στο τέλος του κύκλου ζωής των πιο μαζικών αστεριών. Ενώ οι μαύρες τρύπες θεωρούνται γενικά άφθονες τρώγοντες, ορισμένοι φυσικοί αναρωτήθηκαν αν θα μπορούσαν επίσης να υποστηρίξουν τα δικά τους πλανητικά συστήματα.
Ψάχνοντας να απαντήσω σε αυτό το ερώτημα, ο Δρ Sean Raymond - ένας Αμερικανός φυσικός που βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο του Μπουρντέ - δημιούργησε ένα υποθετικό πλανητικό σύστημα όπου μια μαύρη τρύπα βρίσκεται στο κέντρο. Βασισμένο σε μια σειρά βαρυτικών υπολογισμών, αποφάσισε ότι μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να κρατήσει εννέα μεμονωμένους Ήλιους σε μια σταθερή τροχιά γύρω από αυτήν, η οποία θα μπορούσε να υποστηρίξει 550 πλανήτες σε μια κατοικήσιμη ζώνη.
Ονόμασε αυτό το υποθετικό σύστημα «The Black Hole Ultimate Solar System», το οποίο αποτελείται από μια μη περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα που είναι 1 εκατομμύριο φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Αυτό είναι περίπου το ένα τέταρτο της μάζας του Τοξότη Α *, της υπερ-τεράστιας μαύρης τρύπας (SMBH) που βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία Γαλαξία (που περιέχει 4,31 εκατομμύρια Ηλιακές Μάζες).
Όπως υποδεικνύει ο Raymond, ένα από τα άμεσα πλεονεκτήματα της ύπαρξης αυτής της μαύρης τρύπας στο κέντρο ενός συστήματος είναι ότι μπορεί να υποστηρίξει μεγάλο αριθμό ήλιων. Για χάρη του συστήματός του, ο Ρέιμοντ επέλεξε το 9, πίστευε ότι δείχνει ότι πολλά άλλα θα μπορούσαν να διατηρηθούν χάρη στην καθαρή βαρυτική επίδραση της κεντρικής μαύρης τρύπας. Όπως έγραψε στον ιστότοπό του:
«Λαμβάνοντας υπόψη πόσο μεγάλη είναι η μαύρη τρύπα, ένα δαχτυλίδι μπορεί να χωρέσει έως και 75 Suns! Αλλά αυτό θα μετακινήσει την κατοικήσιμη ζώνη προς τα έξω αρκετά μακριά και δεν θέλω το σύστημα να εξαπλωθεί πολύ. Θα χρησιμοποιήσω λοιπόν 9 Ήλιους στον δακτύλιο, ο οποίος μετακινεί τα πάντα με συντελεστή 3. Ας βάλουμε το δαχτυλίδι στα 0,5 AU, πολύ έξω από την πιο σταθερή κυκλική τροχιά (περίπου 0,02 AU) αλλά μέσα στην κατοικήσιμη ζώνη (από περίπου 2,7 έως 5,4 AU). "
Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα της ύπαρξης μιας μαύρης τρύπας στο κέντρο ενός συστήματος είναι ότι συρρικνώνει αυτό που είναι γνωστό ως «Hill radius» (γνωστή και ως Hill sphere ή Roche sphere). Πρόκειται ουσιαστικά για την περιοχή γύρω από έναν πλανήτη όπου η βαρύτητά του κυριαρχεί πάνω από εκείνη του αστεριού που περιστρέφεται σε τροχιά και, ως εκ τούτου, μπορεί να προσελκύσει δορυφόρους. Σύμφωνα με τον Raymond, η ακτίνα Hill ενός πλανήτη θα ήταν 100 φορές μικρότερη γύρω από μια μαύρη τρύπα εκατομμυρίου ήλιων από ό, τι γύρω από τον Ήλιο.
Αυτό σημαίνει ότι μια δεδομένη περιοχή του χώρου θα μπορούσε να χωρέσει σταθερά 100 φορές περισσότερους πλανήτες εάν περιστρέφονταν σε μια μαύρη τρύπα αντί για τον Ήλιο. Όπως εξήγησε:
«Οι πλανήτες μπορούν να είναι πολύ κοντά ο ένας στον άλλο επειδή η βαρύτητα της μαύρης τρύπας είναι τόσο ισχυρή! Εάν οι πλανήτες είναι μικρά παιχνίδια Hot wheel cars, τα περισσότερα πλανητικά συστήματα είναι διαμορφωμένα όπως οι κανονικοί αυτοκινητόδρομοι (σημείωση: Λατρεύω τους Hot wheel). Κάθε αυτοκίνητο παραμένει στη δική του λωρίδα, αλλά τα αυτοκίνητα είναι πολύ μικρότερα από την απόσταση μεταξύ τους. Γύρω από μια μαύρη τρύπα, τα πλανητικά συστήματα μπορούν να συρρικνωθούν μέχρι τα κομμάτια με ζάντες Hot. Τα αυτοκίνητα Hot Wheel - οι πλανήτες μας - δεν αλλάζουν καθόλου, αλλά μπορούν να παραμείνουν σταθερά ενώ βρίσκονται πολύ πιο κοντά. Δεν αγγίζουν (αυτό δεν θα ήταν σταθερό), είναι πιο κοντά μεταξύ τους. "
Αυτό επιτρέπει σε πολλούς πλανήτες να τοποθετηθούν στην κατοικήσιμη ζώνη του συστήματος. Με βάση την ακτίνα της Γης Hill, ο Raymond εκτιμά ότι περίπου έξι πλανήτες μάζας της Γης θα μπορούσαν να χωρέσουν σε σταθερές τροχιές εντός της ίδιας ζώνης γύρω από τον Ήλιο μας. Αυτό βασίζεται στο γεγονός ότι οι πλανήτες μάζας Γης θα μπορούσαν να απέχουν περίπου 0,1 AU μεταξύ τους και να διατηρήσουν μια σταθερή τροχιά.
Δεδομένου ότι η κατοικήσιμη ζώνη του Ήλιου αντιστοιχεί περίπου στις αποστάσεις μεταξύ Αφροδίτης και Άρη - που απέχουν 0,3 και 0,5 AU, αντίστοιχα - αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν 0,8 AU χώρου για εργασία. Ωστόσο, γύρω από μια μαύρη τρύπα με 1 εκατομμύριο ηλιακές μάζες, ο πλησιέστερος γειτονικός πλανήτης θα μπορούσε να είναι μόλις 1/1000ου (0.001) ενός AU μακριά και εξακολουθούν να έχουν σταθερή τροχιά.
Κάνοντας τα μαθηματικά, αυτό σημαίνει ότι περίπου 550 Γη μπορούσαν να χωρέσουν στην ίδια περιοχή σε τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα και τους εννέα Ήλιους. Υπάρχει ένα μικρό μειονέκτημα σε αυτό το σενάριο, το οποίο είναι ότι η μαύρη τρύπα θα πρέπει να παραμείνει στην τρέχουσα μάζα της. Αν επρόκειτο να γίνει μεγαλύτερο, θα οδηγούσε στις ακτίνες του λόφου των 550 πλανητών της να συρρικνωθούν όλο και περισσότερο.
Μόλις η ακτίνα του Hill έφτασε στο σημείο που είχε το ίδιο μέγεθος με οποιονδήποτε από τους πλανήτες μάζας της Γης, η μαύρη τρύπα θα άρχιζε να τους διαλύει. Αλλά με 1 εκατομμύριο ηλιακές μάζες, η μαύρη τρύπα μπορεί να υποστηρίξει άνετα ένα τεράστιο σύστημα πλανητών. «Με τη μαύρη τρύπα εκατομμυρίων ήλιων, η ακτίνα Hill της Γης (στην τρέχουσα τροχιά της) θα ήταν ήδη κάτω από το όριο, λίγο περισσότερο από το διπλάσιο της πραγματικής ακτίνας της Γης», λέει.
Τέλος, ο Ρέιμοντ θεωρεί τις επιπτώσεις που θα είχε η ζωή σε ένα τέτοιο σύστημα. Για ένα, ένας χρόνος σε οποιονδήποτε πλανήτη εντός της κατοικήσιμης ζώνης του συστήματος θα ήταν πολύ μικρότερος, λόγω του γεγονότος ότι οι τροχιακές περίοδοι τους θα ήταν πολύ πιο γρήγορες. Βασικά, ένα έτος θα διαρκούσε περίπου 1,6 ημέρες για πλανήτες στο εσωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης και 4,6 ημέρες για πλανήτες στο εξωτερικό άκρο της κατοικήσιμης ζώνης.
Επιπλέον, στην επιφάνεια οποιουδήποτε πλανήτη στο σύστημα, ο ουρανός θα ήταν πολύ πιο γεμάτος! Με τόσους πολλούς πλανήτες σε κοντινή τροχιά μαζί, θα περνούσαν πολύ κοντά ο ένας στον άλλο. Αυτό ουσιαστικά σημαίνει ότι από την επιφάνεια οποιασδήποτε μεμονωμένης Γης, οι άνθρωποι θα μπορούσαν να δουν τις γειτονικές Γη τόσο σαφείς όσο βλέπουμε τη Σελήνη σε μερικές ημέρες. Όπως έδειξε ο Raymond:
«Στην πλησιέστερη προσέγγιση (σύζευξη) η απόσταση μεταξύ των πλανητών είναι περίπου διπλάσια από την απόσταση της Γης-Σελήνης. Αυτοί οι πλανήτες είναι όλοι μεγέθους της Γης, περίπου 4 φορές μεγαλύτεροι από τη Σελήνη. Αυτό σημαίνει ότι σε συνδυασμό ο πλησιέστερος γείτονας κάθε πλανήτη εμφανίζεται περίπου το διπλάσιο του μεγέθους της πανσελήνου στον ουρανό. Και υπάρχουν δύο πλησιέστεροι γείτονες, ο εσωτερικός και ο εξωτερικός. Επιπλέον, οι επόμενοι πλησιέστεροι γείτονες είναι δύο φορές πιο μακριά, οπότε είναι ακόμη τόσο μεγάλοι όσο η πανσέληνος κατά τη διάρκεια της σύζευξης. Και τέσσερις ακόμη πλανήτες που θα είχαν τουλάχιστον το ήμισυ της πανσελήνου σε μέγεθος κατά τη διάρκεια της σύζευξης. "
Δείχνει επίσης ότι οι συνδέσεις θα εμφανίζονταν σχεδόν μία φορά ανά τροχιά, πράγμα που θα σήμαινε ότι κάθε λίγες μέρες, δεν θα υπήρχε έλλειψη τεράστιων αντικειμένων που περνούν πέρα από τον ουρανό. Και φυσικά, θα υπήρχαν οι ίδιοι ο Ήλιος. Θυμηθείτε εκείνη τη σκηνή στο Star Wars όπου ένας νεαρός Luke Skywalker παρακολουθεί δύο ήλιους στην έρημο; Λοιπόν, θα ήταν λίγο έτσι, εκτός από πολύ πιο δροσερό!
Σύμφωνα με τους υπολογισμούς του Ρέιμοντ, οι εννέα Ήλιοι ολοκληρώνουν μια τροχιά γύρω από τη μαύρη τρύπα κάθε τρεις ώρες. Κάθε είκοσι λεπτά, ένας από αυτούς τους Ήλιους περνούσε πίσω από τη μαύρη τρύπα, παίρνοντας μόλις 49 δευτερόλεπτα για να το κάνει. Σε αυτό το σημείο, θα εμφανιζόταν βαρυτικός φακός, όπου η μαύρη τρύπα θα εστιάζει το φως του Ήλιου προς τον πλανήτη και θα παραμορφώνει το φαινόμενο σχήμα του Ήλιου.
Για να απεικονίσει πώς θα μοιάζει, παρέχει ένα κινούμενο σχέδιο (που φαίνεται παραπάνω) που δημιουργήθηκε από τον @GregroxMun - έναν προγραμματιστή πλανήτη που αναπτύσσει διαστημικά γραφικά για το Kerbal και άλλα προγράμματα - χρησιμοποιώντας το Space Engine.
Ενώ ένα τέτοιο σύστημα δεν μπορεί να συμβεί ποτέ στη φύση, είναι ενδιαφέρον να γνωρίζουμε ότι ένα τέτοιο σύστημα θα ήταν φυσικά δυνατό. Και ποιος ξέρει; Ίσως ένα αρκετά προηγμένο είδος, με την ικανότητα να έλκει αστέρια και πλανήτες από ένα σύστημα και να τα τοποθετεί σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα, θα μπορούσε να διαμορφώσει αυτό το απόλυτο ηλιακό σύστημα. Κάτι για τους ερευνητές του SETI να αναζητούν, ίσως;
Αυτή η υποθετική άσκηση ήταν η δεύτερη δόση σε σειρά δύο τμημάτων του Raymond, με τίτλο «Μαύρες τρύπες και πλανήτες». Στην πρώτη δόση, «Το Ηλιακό Σύστημα Μαύρης Τρύπας», ο Ρέιμοντ εξέτασε πώς θα ήταν αν το σύστημά μας περιστρέφεται γύρω από ένα δυαδικό κύκλωμα μαύρης τρύπας-Sun. Όπως ανέφερε, οι συνέπειες για τη Γη και τους άλλους ηλιακούς πλανήτες θα ήταν ενδιαφέρουσες, τουλάχιστον.
Ο Raymond επίσης πρόσφατα επεκτάθηκε στο Ultimate Solar System προτείνοντας το The Million Earth Solar System. Ελέγξτε τα όλα στον ιστότοπό του, PlanetPlanet.net.
