Vahetult pärast seda, kui Einstein avaldas 1915. aastal oma üldise relatiivsusteooria, hakkasid füüsikud spekuleerima mustade aukude olemasolu üle. Need kosmose-aja piirkonnad, millest mitte midagi (isegi mitte valgust) ei pääse, on looduslikult kõige massiivsemate tähtede elutsükli lõpus. Kui üldiselt arvatakse, et mustad augud on häbiväärsed sööjad, siis mõned füüsikud on mõelnud, kas nad suudaksid toetada ka omaenda planeedisüsteeme.
Sellele küsimusele lahendust otsides lõi dr Sean Raymond - praegu Bourdeauxi ülikoolis tegutsev Ameerika füüsik hüpoteetilise planeedisüsteemi, mille keskmes asub must auk. Gravitatsiooniliste arvutuste seeria põhjal tegi ta kindlaks, et must auk suudab hoida üheksa üksikut Päikest selle ümber stabiilsel orbiidil, mis suudaks toetada 550 planeeti asustatavas tsoonis.
Ta nimetas seda hüpoteetilist süsteemi “Musta auguga ülima päikesesüsteemiks”, mis koosneb keerlemata mustast august, mis on miljon korda massiivsem kui Päike. See on umbes ühe neljandiku Amburi A * massist - ülimassiivsest mustast august (SMBH), mis asub Linnutee galaktika keskmes (mis sisaldab 4,31 miljonit päikesemassi).
Nagu Raymond osutab, on selle musta augu olemasolu süsteemi keskmes üks eeliseid, et see toetab suurt hulka päikesi. Oma süsteemi huvides valis Raymond 9, arvas ta, et osutab, et tänu keskse musta augu õhukesele gravitatsioonilisele mõjule on võimalik säilitada palju muud. Nagu ta oma veebisaidil kirjutas:
“Arvestades seda, kui suur on must auk, võiks üks rõngas hoida kuni 75 päikest! Kuid see liigutaks elamiskõlbliku tsooni üsna kaugele välja ja ma ei taha, et süsteem liiga laialivalguks. Nii et ma kasutan ringis 9 päikest, mis liigutab kõik välja koefitsiendiga 3. Paneme rõnga väärtusele 0,5 AU, jäädes sisemisest stabiilsest ringikujulisest orbiidist kaugemale (umbes 0,02 AU), kuid elamiskõlbliku tsooni sisse (alates umbes 2,7 kuni 5,4 AU). ”
Süsteemi keskel oleva musta augu olemasolu teine peamine eelis on see, et see kahandab nn mäe raadiust (aka. Mäesfääri või Roche kera). Põhimõtteliselt on see planeedi ümbritsev piirkond, kus selle raskusjõud domineerib ümber tiirleva tähe ja see võib seetõttu satelliite meelitada. Raymondi sõnul oleks planeedi Hilli raadius miljoni päiksega musta augu ümber 100 korda väiksem kui Päikese ümber.
See tähendab, et antud kosmosepiirkond mahuks stabiilselt 100 korda rohkem planeete, kui nad tiirleksid ümber Päikese asemel musta auku. Nagu ta selgitas:
„Planeedid võivad olla üksteisele super lähedal, sest musta augu gravitatsioon on nii tugev! Kui planeedid on kuumad ratastega autod, on enamik planeedisüsteeme paigutatud tavaliste maanteede alla (külgmärkus: ma armastan kuumaid rattaid). Iga auto jääb oma sõidurajale, kuid autod on palju väiksemad kui nende vaheline kaugus. Musta augu ümber saab planeedisüsteeme vähendada kuni kuumade rataste suuruste radadeni. Kuumarataste autod - meie planeedid - ei muutu üldse, kuid need võivad püsida stabiilsed, olles teineteisele palju lähemal. Nad ei puutu kokku (see poleks stabiilne), nad on lihtsalt lähemal üksteisele. ”
See võimaldab paljudel planeetidel paigutada süsteemi asustamistsooni. Maakera mäe raadiuse põhjal mahub Raymondi hinnangul umbes kuus Maa massimassi planeeti meie Päikese ümber samas vööndis stabiilseteks orbiitideks. See põhineb asjaolul, et Maa-massplaneedid võiksid asuda üksteisest umbes 0,1 AU kaugusel ja säilitada stabiilset orbiiti.
Arvestades, et Päikese asustatav tsoon vastab umbkaudu Veenuse ja Marsi vahelistele vahemaadele - mis on vastavalt 0,3 ja 0,5 AU -, tähendab see, et ruumi on 0,8 AU-d. 1 miljoni päikesemassiga musta augu ümber võiks lähim naaberplaneed olla vaid 1/1000th (0,001) AU-st eemal ja sellel on endiselt stabiilne orbiit.
Matemaatikat tehes tähendab see, et umbes 550 maad võiks mahtuda samasse piirkonda, mis tiirleb ümber musta augu ja selle üheksa Päikest. Sellel kogu stsenaariumil on üks väike puudus - must auk peaks jääma praeguse massi juurde. Kui see peaks suurenema, kahaneb selle 550 planeedi mäekraadius üha kaugemale.
Kui Hilli raadius on jõudnud punkti, kus see oli sama suur kui mis tahes Maapõhise planeedi planeet, hakkab must auk neid lahti rebima. Kuid 1 miljoni päikesemassi korral on must auk võimeline massiivset planeedisüsteemi mugavalt toetama. "Meie miljoni-Päikese musta auguga oleks Maa mäe raadius (praegusel orbiidil) juba piirini alla, pisut rohkem kui kaks korda Maa tegelik raadius," ütleb ta.
Lõpuks kaalub Raymond tagajärgi, mis sellises süsteemis elamisel oleks. Ühe jaoks oleks süsteemis asustatavas tsoonis mis tahes planeedil aasta palju lühem, kuna nende orbitaalperioodid on palju kiiremad. Põhimõtteliselt kestaks aasta elamiskõlbliku tsooni siseservas olevate planeetide jaoks umbes 1,6 päeva ja elamiskõlbliku tsooni välisservas asuvate planeetide korral 4,6 päeva.
Lisaks oleks taevas süsteemi mis tahes planeedi pinnal palju rahvarohkem! Kui nii palju planeete on koos lähedasel orbiidil, läbiksid nad üksteisele väga lähedal. See tähendab põhimõtteliselt seda, et ükskõik millise üksiku Maa pinnalt näeksid inimesed läheduses asuvaid Maad sama selgelt, kui me mõnel päeval Kuud näeme. Nagu Raymond illustreeris:
„Lähimal lähenemisel (koosmõjul) on planeetide vaheline kaugus Maa ja Kuu vahemaa umbes kaks korda suurem. Need planeedid on kõik Maa suurused, umbes 4 korda suuremad kui Kuu. See tähendab, et koos kõigi planeetide lähima naabriga on taevas umbes kaks korda suurem kui täiskuu. Ja lähimaid naabreid on kaks, sisemine ja välimine. Lisaks on järgmised lähimad naabrid kaks korda kauem, nii et nad on koosoleku ajal ikka nii suured kui täiskuu. Ja veel neli planeeti, mille koosseis oleks vähemalt pool täiskuust. ”
Ta osutab ka sellele, et konjunktsioonid tekiksid peaaegu korra orbiidi kohta, mis tähendaks, et iga paari päeva tagant poleks üle taeva liikuvaid hiiglaslikke objekte. Ja muidugi oleks seal ka Päike ise. Tuletage meelde seda stseeni Tähesõdades, kus noor Luke Skywalker jälgib kõrbes loojuvat kahte päikest? Noh, see oleks natuke selline, välja arvatud nii lahedam!
Raymondi arvutuste kohaselt läbiksid üheksa Päikest musta augu ümber orbiidi iga kolme tunni tagant. Iga kahekümne minuti tagant möödub üks neist Päikestest musta augu taga, selleks kulub selleks vaid 49 sekundit. Sel hetkel tekiks gravitatsiooniline lääts, kus must auk suunaks Päikese valguse planeedi poole ja moonutaks Päikese näivat kuju.
Selle näitlikustamiseks pakub ta animatsiooni (ülal näidatud), mille on loonud @GregroxMun - planeedimodelleerija, kes arendab Kerbali ja teiste programmide jaoks kosmosegraafikat - kasutades Space Engine'i.
Kuigi sellist süsteemi ei pruugi looduses kunagi esineda, on huvitav teada, et selline süsteem oleks füüsiliselt võimalik. Ja kes teab? Võib-olla võiks selle ülima päikesesüsteemi moodustada piisavalt arenenud liik, millel on võime tähtedest ja planeetidest ühest süsteemist pukseerida ja need musta auku ümber orbiidile viia. Võib-olla peaks midagi SETI teadlaste jaoks otsima?
See hüpoteetiline harjutus oli Raymondi kaheosalises sarjas teine osa "Mustad augud ja planeedid". Esimese osamakse, „Musta auguga päikesesüsteem“, mõtles Raymond välja, mis tunne oleks, kui meie süsteem tiirleks ümber binaari musta augu-päikese ümber. Nagu ta märkis, oleksid pehmelt öeldes huvitavad tagajärjed Maale ja teistele Päikese planeetidele!
Raymond laiendas hiljuti ka ülimat päikesesüsteemi, pakkudes välja miljon miljonit päikesesüsteemi. Vaadake neid kõiki tema veebisaidilt PlanetPlanet.net.
