Огроман број потенцијално насељених планета теоретски би могао постојати у стабилним орбитама око супермасивне црне рупе, попут фиктивног Гаргантуа из филма „Међуосова“ из 2014. године.
(Слика: © Парамоунт Пицтурес)
Црна рупа могла би да има око милион планета у орбити око ње које би потенцијално могле да подрже живот онакав какав знамо, предлаже астрофизичар.
Будући да на Земљи постоји живот готово свуда течна вода, астрономи често оцењују свет као потенцијално погодан за живот ако кружи у зони где течна вода може да преживи на његовој површини. Наша "обитавајућа зона" сунца домаћин је само једне планете (Земље), али прича би могла бити другачија за друге звезде. На пример, систем ТРАППИСТ-1 има три планете величине Земље унутар своје насељене зоне.
Шон Рејмонд, астрофизичар из Опсерваторије Бордо у Француској, истражује како се планетарни системи формирају и развијају. Као део колумне коју пише Раимонд под називом „Изградња коначног Сунчевог система“, он је кренуо да види колико планета може орбитирати око црне рупе. [Најчудније црне рупе у свемиру]
"Мислим да можемо да научимо из крајности ... они су у основи границе оквира у којем тражимо", рекао је Рејмонд за Спаце.цом. "Овај систем је једна крајност - највише упакована. То је забавна мешавина маште и науке."
Тренутно постоје двије врсте црних рупа које научници најбоље знају, рекао је Раимонд. Црне рупе звјездане масе једнаке су маси са неколико сунца и формирају се када џиновске звијезде умиру и урушавају се у себе. Супермасивне црне рупе су милион до милијарду пута веће од сунчеве масе, а сматра се да постоје у срцима већине, ако не и свих, великих галаксија. (Црне рупе треће класе, средње масне масе, слабо се разумеју.)
Црне рупе су изузетно компактне. Црна рупа са масом сунца била би широка око 3,7 миља. Поређења ради, Стрелац А *, супермасивна црна рупа за коју се мисли да вреба у срцу Млечног пута, има масу од око 4 милиона сунца и пречник од око 14,7 милиона миља (23,6 милиона км), односно нешто више од 40 проценат величине орбите Меркура око сунца.
Шта ако сунце има пратиоца црне рупе?
Уобичајено питање на часовима физике је замислити шта би се променило ако би сунце заменили црном рупом исте масе, рекао је Раимонд. Одговор је да се ништа не би променило у односу на орбите планета - ако би црна рупа имала исту масу као и сунце, орбите би остале исте. (Живот на Земљи очигледно би патио због недостатка светлости и топлоте у таквом сценарију, додао је Раимонд.)
Ако би сунце имало пратиоца црне рупе једнаке масе у орбити око ње - рецимо, једну десетину астрономске јединице (АУ) - орбите планета Сунчевог система не би се много промениле, приметио је Раимонд. (Једна АУ је удаљеност земље-сунца - око 93 милиона миља, или 150 милиона км.)
Ипак, под претпоставком да су се ове планете задржале на истој удаљености од сунца као и сада, гравитационо повлачење сунца и његовог партнера из црне рупе довело би до тога да ови светови брже заврше своје орбите, с тим да ће се Земљана година смањивати са 365 дана на 258 дана, рекао је.
У горњем сценарију, сунце и црна рупа би вршили орбиту једни с другима сваких 2,9 дана. То значи да би количина енергије коју би Земља добила од сунца осцилирала између 90 и 110 процената свог просјека док се сунце помиче даље од или ближе Земљи.
"То је попут поскакивања између Њујорка и Мајамија и назад сваких 2,9 дана", приметио је Рејмонд. [Квиз црне рупе: Колико добро познајете најчудније креације природе?]
Шта ако је супермасивна црна рупа имала прстен планета?
Поред тога што је замислио живот око црне рупе звездане масе, Рејмонд је такође израчунао колико потенцијално усељивих планета може да стане око супермасивне црне рупе која је милион пута већа од сунчеве масе. "То је скоро толико масивно као онај у центру Млечног пута", рекао је. Реч је само о пречнику сунца, додао је.
Око сунца орбите кроз које планете путују могу се приближити само толико близу пре него што ефекти њихових гравитационих сила повуку силе Сунца, што доводи до нестабилних орбита. Раимонд је напоменуо да се око шест планета Земљине масе може уклопити у стабилне концентричне орбите унутар сунчане зоне становања.
Супротно томе, гравитационо повлачење супермасивне црне рупе изузетно је снажно, довољно да се лако надвладају планете. Ако би сунце заменили црном рупом од милион соларне масе, 550 планета Земљине масе могло би да се уклопи у стабилне концентричне орбите у насељеној зони, израчунао је Рејмонд.
Гравитација супермасивне црне рупе јаче би се повукла на страни сваке планете ближе црној рупи. То би истегнуло планете за становање из зоне, иако оне не би биле довољно близу да се раздвоје, рекао је Раимонд.
Један од начина да се створи стамбена зона око ове супермасивне црне рупе је постављање звезда између ње и планета. Прстен од девет звезда сличних сунцу 0,5 АУ из црне рупе од милион сунца учинио би да свака од 550 планета Земљине масе у горњем сценарију буде потенцијално усељива, рекао је Раимонд.
"Било би прилично занимљиво живети на планети у овом систему", приметио је Рејмонд. "Било би потребно само неколико дана да се орбита заврши око црне рупе - око 1,6 дана на унутрашњој ивици насељене зоне и 4,6 дана на спољној ивици." [10 егзопланета која би могла угостити ванземаљски живот]
Када би се најближе приближило, или коњункцији, између две такве планете, удаљеност између ових светова била би „приближно двострука удаљеност од Земље и Месеца“, приметио је Рејмонд. "У коњункцији, сваки најближи сусед планете појављује се око двоструко више од пуног месеца на небу."
Поред тога, најближе комшије би биле удаљене само два пута и чиниле би се великом попут пуног месеца за време коњункције, рекао је Рејмонд. Још четири планете биле би најмање упола мање од пуног Месеца током коњункције, додао је. "Везе се догађају мање од једном по орбити, тако да сваких неколико дана гомила џиновских објеката пролази небом", рекао је.
Девет сунчевих "би такође било призор", рекао је Раимонд. Свака би орбиту испунила око црне рупе свака 3 сата.
"То значи да би сваких 20 минута једно од сунца пролазило иза црне рупе", рекао је Рејмонд. "Када сунце прође иза црне рупе, гравитација црне рупе савија своју светлост и може се понашати попут сочива. Она фокусира сунчеву светлост према планети. То искривљава облик сунца у прстен ... прилично слатко светло Прикажи."
Даље, звездана светлост би се развукла гравитацијом црне рупе. "Звезде ближе црној рупи изгледале би црвено, а оне даље од црне рупе изгледале би плаво", рекао је Рејмонд.
Милион планета око црне рупе
У претходном сценарију, свака планета је била сама у својој орбити око супермасивне црне рупе. Рејмонд је такође моделирао шта ће се догодити ако више планета дели орбиту око црне рупе од милион сунца. Раније је Рачун израчунао да би 42 планета Земљине масе могле да круже у прстену 1 АУ од сунца.
Да би имао стабилан прстен планета, Рејмонд је приметио да све планете у том прстену морају имати приближно исту масу. У таквом прстену такође мора бити најмање седам планета и морају бити равномерно распоређене дуж кружне орбите.
С обзиром на милион сунчевих црних рупа са орбитастим прстеном од девет звезда сличних сунцу, Раимонд је израчунао да би милион планета Земљине масе могао да кружи око насељене зоне у 400 прстенова, а свака држи 2.500 планета размакнутих отприлике на истој удаљености као и између Земље и Месеца. У овом сценарију, планетама би поново требало око 1.6 до 4.6 дана да испуне орбиту. [Најчудније црне рупе у свемиру]
Уместо да постави девет звезда у облику сунца између црне рупе и планета, Рејмонд је такође сугерирао да се може поставити 36 звезда у облику сунца у прстен широк 6 АУ. У овом сценарију, "свака планета је окупана сунчевом светлошћу са свих страна - планете немају ноћну страну", рекао је Раимонд. "То је попут Асимовљеве планете за стални дан Калгаша."
"Никада се не бисте осећали сами у овим системима - остале планете би се на небу нашле огромне," додао је Раимонд. Суседне планете биле би око 10 пута ближе него што је месец до Земље, што значи да би се на небу појавиле "око 40 пута веће од пуног месеца", рекао је Раимонд. "То је отприлике у величини преносног рачунара који се држи надохват руке, само горе на небу."
У овом последњем сценарију, планете би биле много ближе црној рупи, а свака би завршила орбиту за само око 9 сати. То значи да би летели у орбити изванредним брзинама - око 10 процената брзине светлости. Према Еинстеиновој теорији посебне релативности, чини се да се време знатно спорије помера што се ближи брзини светлости, тако да би „две бебе рођене у истом тренутку у различитим прстенима остариле мало другачијом брзином“, рекао је Рејмонд. „Беба у унутрашњем прстену бивала је мало спорије.“
Разлике у брзини између прстенова биле би довољно велике да вероватно онемогућавају свемирски брод да путује од једног прстена до другог било којом тренутном технологијом, рекао је Раимонд. Међутим, сваки би свет делио свој прстен са хиљадама других, а релативна брзина између суседних планета била би готово нула. "Свемирски лифт могао би да повеже планете", рекао је Рејмонд.
Кад би се сваки пар сусједних планета дуж датог прстена повезао, то би личило на "Рингворлд", гигантску ванземаљску мегаструктуру у истоименом научнофантастичном епу Ларрија Нивена. "Разлика између ове поставке и" Рингворлда "из књиге Ларрија Нивена је у томе што у овом случају између планета нема подесиве површине", рекао је Раимонд.
Одакле могу такви системи са милион планета? "Могу замислити супер напредне ванземаљце који стварају систем попут соларног система милион-Земље као космичко уметничко дело, налик уметности небодера или осликаних ледених бријега", рекао је Раимонд. "Начин да кажемо:" Погледајте колико смо фантастични ", на највећој скали."
"Или ће можда ванземаљци створити овакав систем као зоолошки врт", рекао је Раимонд. "Могли би да имају градијент у климатским условима од најтоплијег до најхладнијег, и залиху планета свим врстама бића која сакупљају по свемиру. Наравно, они би морали пазити да не поставе погрешне комбинације свемирских бића на исти прстен планета, јер се то не би добро завршило. "
Све у свему, "корисно је покушати смислити све могуће планетарне системе који би могли бити вани", рекао је Раимонд. "Нека открића су се могла предвидети 'одласком тамо' и замишљањем могућности које су далеко изван норме. Ови системи су комбинација научне фантастике и 'одласка тамо' у том смислу."
"Главна ствар за коју идем је једноставно да покушамо помакнути границе онога што мислимо да је могуће", закључио је Рејмонд.
