Pian sen jälkeen, kun Einstein julkaisi yleisen suhteellisuusteoriansa vuonna 1915, fyysikot alkoivat spekuloida mustien reikien olemassaolosta. Nämä avaruus-ajan alueet, joista mitään (ei edes valoa) ei voi paeta, ovat luonnollisesti suurimpien tähtiä olevien elinkaaren lopussa. Vaikka mustien reikien ajatellaan yleensä olevan säädyllisiä syöjiä, jotkut fyysikot ovat miettineet, pystyisivätkö he tukemaan myös omia planeettajärjestelmiään.
Tutkiessaan tätä kysymystä, tohtori Sean Raymond - amerikkalainen fyysikko, joka on tällä hetkellä Bourdeaux'n yliopistossa - loi hypoteettisen planeettajärjestelmän, jonka keskellä on musta reikä. Sarjan gravitaatiolaskelmien perusteella hän päätti, että musta reikä kykenee pitämään yhdeksän yksittäistä aurinkoa vakaalla kiertoradalla sen ympärillä, joka kykenee tukemaan 550 planeettaa asumisalueella.
Hän nimitti tämän hypoteettisen järjestelmän "The Black Hole Ultimate Solar System", joka koostuu pyörittämättömästä mustasta aukosta, joka on miljoona kertaa yhtä massiivinen kuin aurinko. Se on suunnilleen neljäsosa Jousimiehen A *, supermassiivisen mustan aukon (SMBH) massasta, joka sijaitsee Linnunradan galaksin (joka sisältää 4,31 miljoonaa aurinkomassia) keskellä.
Kuten Raymond toteaa, yksi tämän mustan aukon välittömistä eduista järjestelmän keskellä on, että se tukee suurta määrää aurinkoa. Järjestelmänsä vuoksi Raymond valitsi 9: n, ajatellen hänen ilmoittavansa, että monia muita voitaisiin ylläpitää keskeisen mustan aukon pelkän painovoimavaikutuksen ansiosta. Kuten hän kirjoitti verkkosivuillaan:
”Ottaen huomioon kuinka massiivinen musta aukko on, yksi rengas mahtui jopa 75 aurinkoa! Mutta se muuttaisi asutettavan alueen ulospäin melko kauas, enkä halua järjestelmän leviävän liian laajasti. Joten käytän renkaassa 9 aurinkoa, joka siirtää kaiken ulos kertoimella 3. Laitetaan rengas 0,5 AU: n päähän kaukana sisimmän vakaan pyöreän kiertoradan ulkopuolella (noin 0,02 AU), mutta hyvin asutettavan alueen sisällä (alkaen noin 2,7–5,4 AU). ”
Toinen tärkeä etu, kun järjestelmässä on musta reikä, on, että se kutistuu niin sanotulta ”mäen sädeltä” (alias. Hillin pallo tai Roche-pallo). Tämä on pohjimmiltaan planeetan ympärillä oleva alue, jossa sen painovoima on hallitseva sen tähden ympärillä, jota se kiertää, ja voi siten houkutella satelliitteja. Raymondin mukaan planeetan Hillin säde olisi sata kertaa pienempi miljoonan aurinkoisen mustan aukon ympärillä kuin Auringon ympärillä.
Tämä tarkoittaa, että tietty avaruusalue mahtuu vakaasti 100 kertaa enemmän planeettoja, jos ne kiertävät mustaa reikää Auringon sijasta. Kuten hän selitti:
”Planeetat voivat olla erittäin lähellä toisiaan, koska mustan aukon painovoima on niin vahva! Jos planeetat ovat pieniä leluautoja kuumilla pyörillä, suurin osa planeettajärjestelmistä on järjestetty kuten normaalit moottoritiet (sivuhuomautus: Rakastan kuumia pyöriä). Jokainen auto pysyy omalla kaistallaan, mutta autot ovat paljon pienempiä kuin niiden välinen etäisyys. Mustan aukon ympärillä planeettajärjestelmät voidaan kutistaa alaspäin kuumien pyörien kokoisiin kappaleisiin. Kuumarenkaiden autot - planeettamme - eivät muutu ollenkaan, mutta ne voivat pysyä vakaina samalla kun ovat paljon lähempänä toisiaan. Ne eivät kosketa (se ei olisi vakaa), ne ovat vain lähempänä toisiaan. "
Tämän avulla monet planeetat voidaan sijoittaa järjestelmän asumisalueelle. Maapallon kukkulasäteen perusteella Raymond arvioi, että noin kuusi maapallon planeettaa mahtuisi vakaaksi kiertoradaksi samalla vyöhykkeellä aurinkomme ympärillä. Tämä perustuu siihen tosiseikkaan, että maapallon planeettoja voitaisiin sijoittaa suunnilleen 0,1 AU: n etäisyydellä toisistaan ja ylläpitää vakaa kiertorata.
Koska Auringon asuttava alue vastaa suunnilleen Venuksen ja Marsin etäisyyksiä - jotka ovat vastaavasti 0,3 ja 0,5 AU: n päässä -, tämä tarkoittaa, että työskentelytilaa on 0,8 AU. Kuitenkin mustan aukon ympärillä, jolla on miljoona auringonlaskua, lähin naapuriplaneetta voi olla vain 1/1000th (0,001) AU: n päässä ja sillä on silti vakaa kiertorata.
Matematiikan avulla tämä tarkoittaa, että noin 550 maata voisi mahtua samalle alueelle kiertäen mustaa reikää ja sen yhdeksää aurinkoa. Koko skenaariossa on yksi pieni haitta, että mustan aukon olisi pysyttävä nykyisellä massallaan. Jos siitä tulisi suurempi, se aiheuttaisi 550 planeetan Hillin säteen kutistumisen yhä pidemmälle.
Kun Hillin säde on laskenut pisteeseen, jossa se oli samankokoinen kuin mikään maapallon massa planeetoista, musta reikä alkaisi repiä ne toisistaan. Mutta miljoonalla aurinkokerralla musta aukko kykenee tukemaan massiivista planeettajärjestelmää mukavasti. "Miljoona-aurinkoisella mustalla aukollamme Maan kukkulan säde (nykyisellä kiertoradallaan) olisi jo rajan alapuolella, hiukan enemmän kuin kaksi kertaa maan todellinen säde", hän sanoo.
Viimeiseksi, Raymond pohtii vaikutuksia, jotka sellaisessa järjestelmässä elämisellä olisi. Yhden vuoden ajan järjestelmässä kaikilla järjestelmän asumisvyöhykkeellä olevilla planeetoilla olisi paljon lyhyempi, koska niiden kiertorajat olisivat paljon nopeammat. Periaatteessa vuosi kestäisi noin 1,6 päivää asuttamisvyöhykkeen sisäreunassa olevilla planeetoilla ja 4,6 päivää asuttamisvyöhykkeen ulkoreunalla olevilla planeetoilla.
Lisäksi minkä tahansa järjestelmän planeetan pinnalla taivas olisi paljon täynnä! Niin monta planeettaa ollessa läheisessä kiertoradalla yhdessä, kulkisivat hyvin lähelle toisiaan. Tämä tarkoittaa lähinnä sitä, että minkä tahansa yksittäisen maan pinnalta ihmiset pystyisivät näkemään lähellä olevat maat yhtä selkeinä kuin me näemme Kuun joissakin päivissä. Kuten Raymond on kuvannut:
”Lähin lähestymistapa (yhdessä) planeettojen välinen etäisyys on noin kaksi kertaa maan ja kuun etäisyys. Nämä planeetat ovat kaikki maapallon kokoisia, noin 4 kertaa suurempia kuin Kuu. Tämä tarkoittaa, että yhdessä jokaisen planeetan lähin naapuri näyttää taivaalla noin kaksinkertaisesti täysikuun kokoisena. Ja siellä on kaksi lähintä naapuria, sisäinen ja ulompi. Lisäksi seuraavat lähimmät naapurit ovat kahdesti kauempana, joten ne ovat edelleen yhtä suuria kuin täysikuu yhdessä ollessa. Ja vielä neljä planeettaa, joiden koko olisi ainakin puolet täysikuusta yhdessä. "
Hän toteaa myös, että konjunktioita tapahtuu melkein kerran kiertorataa kohti, mikä tarkoittaisi, että muutaman päivän välein ei olisi pulaa taivaan poikki kulkevista jättiläisistä esineistä. Ja tietysti siellä olisivat auringon itse. Muistatko sen kohtauksen Tähtien sodassa, jossa nuori Luke Skywalker katselee kahta auringonlaskua autiomaassa? No, se olisi hiukan tällainen, paitsi tapa, jolla on siistiä!
Raymondin laskelmien mukaan yhdeksän aurinkoa suorittaisi kiertoradan mustan aukon ympärillä kolmen tunnin välein. Jokaisen kahdenkymmenen minuutin välein yksi näistä auringoista kulkee mustan aukon takana, ottaen siihen vain 49 sekuntia. Tässä vaiheessa tapahtuisi painovoimalinssi, jossa musta aukko keskittyisi Auringon valoon kohti planeettaa ja vääristäisi Auringon näkyvää muotoa.
Kuvittääkseen miltä tämä näyttää, hän tarjoaa animaation (esitetty yllä), jonka on luonut @GregroxMun - planeettamallintaja, joka kehittää avaruusgrafiikkaa Kerbalille ja muille ohjelmille - Space Moottorin avulla.
Vaikka tällaista järjestelmää ei välttämättä koskaan esiinny luonnossa, on mielenkiintoista tietää, että tällainen järjestelmä olisi fyysisesti mahdollista. Ja kuka tietää? Ehkä riittävän edistyksellinen laji, jolla on kyky vetää tähtiä ja planeettoja yhdestä järjestelmästä ja asettaa ne kiertoradalle mustan aukon ympärille, voisi muodostaa tämän perimmäisen aurinkokunnan. Ehkä jotain SETI-tutkijoiden etsimistä varten?
Tämä hypoteettinen harjoitus oli Raymondin kaksiosaisen sarjan toinen erä, nimeltään ”Mustat aukot ja planeetat”. Ensimmäisessä erässä, ”Musta reikä aurinkojärjestelmä”, Raymond pohti, miltä se olisi, jos järjestelmämme kiertäisi mustan aukon-aurinko-binaarin ympäri. Kuten hän totesi, seuraukset maapallolle ja muille aurinko planeetoille olisivat vähintäänkin mielenkiintoisia!
Raymond laajensi äskettäin myös Äärimmäistä aurinkojärjestelmää ehdottamalla miljoonan maan aurinkojärjestelmää. Tarkista ne kaikki hänen verkkosivustollaan PlanetPlanet.net.
