Potansiyel olarak yaşanabilir çok sayıda gezegen teorik olarak 2014 filmi "Yıldızlararası" dan kurgusal Gargantua gibi süper kütleli bir kara deliğin etrafındaki sabit yörüngelerde var olabilir.
(Resim: © Paramount Resimleri)
Bir karadelik, yakınında bildiğimiz kadarıyla hayatı destekleyebilecek 1 milyon gezegene sahip olabilir.
Dünyada hemen hemen her yerde sıvı su olduğu için yaşam olduğu için, gökbilimciler bir dünyayı, sıvı suyun yüzeyinde hayatta kalabileceği bir bölgede yörüngede dönüyorsa, potansiyel olarak yaşanabilir olarak değerlendirir. Güneşimizin "yaşanabilir bölgesi" sadece bir gezegene (Dünya) ev sahipliği yapar, ancak hikaye diğer yıldızlar için farklı olabilir. Örneğin, TRAPPIST-1 sisteminin yaşanabilir bölgesinde üç tane Dünya boyutunda gezegen vardır.
Fransa'daki Bordeaux Gözlemevi'nde bir astrofizikçi olan Sean Raymond, gezegen sistemlerinin nasıl oluştuğunu ve geliştiğini araştırıyor. Raymond, "Nihai Güneş Sistemini İnşa Etme" adlı bir sütunun bir parçası olarak, kaç gezegenin bir kara deliğin etrafında dönebileceğini görmek için yola çıktı. [Uzayda En Garip Kara Delikler]
"Bence aşırı uçlardan öğrenebiliriz ... temelde aradığımız kutunun sınırlarıdır," dedi Raymond Space.com'a. "Bu sistem en uç noktalardan biri - akla gelebilecek en dolu. Hayal gücü ve bilimin eğlenceli bir karışımı."
Şu anda bilim adamlarının en iyi bildiği iki tür kara delik var, dedi Raymond. Yıldız kütleli kara delikler kütleye birkaç güneşe eşittir ve dev yıldızlar ölüp kendi üzerlerine çöktüklerinde oluşur. Süper kütleli karadelikler, güneş kütlesinin milyonlarca ila milyarlarca katıdır ve hepsinin olmasa da büyük gökadaların çoğunun kalbinde var olduğu düşünülmektedir. (Üçüncü sınıf, orta kütleli karadelikler tam olarak anlaşılamamıştır.)
Kara delikler son derece kompakttır. Güneş kütlesine sahip bir kara delik, yaklaşık 6 kilometre genişliğindedir. Buna karşılık, Samanyolu'nun kalbinde gizlendiği düşünülen süper kütleli kara delik olan Yay A *, yaklaşık 4 milyon güneş kütlesine ve yaklaşık 14,7 milyon mil (23,6 milyon km) veya 40'tan biraz daha fazla bir çapa sahiptir. Merkür'ün güneş çevresindeki yörüngesinin büyüklüğünün yüzde.
Ya güneşin kara delik arkadaşı varsa?
Fizik derslerinde sıkça sorulan bir soru, güneşin aynı kütlenin bir kara deliği ile değiştirilmesi durumunda neyin değişeceğini hayal etmektir. Cevap, gezegenlerin yörüngeleriyle ilgili hiçbir şeyin değişmeyeceği - karadelik güneşle aynı kütleye sahip olsaydı, yörüngeler aynı kalacaktı. (Dünyadaki yaşamın böyle bir senaryoda ışık ve ısı eksikliğinden muzdarip olacağını da ekledi.
Güneşin etrafında yörüngede eşit kütleli bir kara delik arkadaşı varsa - örneğin, bir astronomik birimin (AU) onda biri - güneş sisteminin gezegenlerinin yörüngeleri çok fazla değişmeyecekti, dedi Raymond. (Bir AU Dünya-güneş mesafesidir - yaklaşık 93 milyon mil veya 150 milyon km.)
Yine de, bu gezegenlerin güneşle aynı mesafeyi koruduğunu varsayarsak, güneşin ve kara delik ortağının yerçekimi çekmesi, bu dünyaların yörüngelerini biraz daha hızlı tamamlamalarına yol açacak ve Dünya'nın yılı 365 günden 258'e düşecek dedi.
Yukarıdaki senaryoda, güneş ve kara delik her 2.9 günde bir yörüngeyi tamamlardı. Bu, Dünya'nın güneşten alacağı enerji miktarının, güneş Dünya'dan uzaklaştıkça ortalamanın yüzde 90'ı ile yüzde 110'u arasında dalgalanacağı anlamına gelir.
Raymond, "Bu New York ile Miami arasında ve her 2.9 günde bir geri dönmek gibi." [Kara Delik Sınavı: Doğanın En Tuhaf Yaratılışlarını Ne Kadar İyi Biliyorsunuz?]
Ya süper kütleli bir karadelik bir gezegen halkasına sahip olsaydı?
Raymond, yıldız kütleli bir kara delik etrafındaki hayatı hayal etmenin yanı sıra, potansiyel olarak yaşanabilir gezegenlerin kaç tane güneş kütlesinin 1 milyon katı süper kütleli bir kara deliğe sığabileceğini de hesapladı. "Bu Samanyolu'nun ortasındaki kadar büyük," dedi. Sadece güneşin çapı hakkında olacağını ekledi.
Güneşin etrafında, gezegenlerin seyahat ettiği yörüngeler, yerçekimi çekmelerinin etkileri güneşin etkilerini ezmeden önce birbirine çok yakın gelebilir ve bu da kararsız yörüngelere yol açar. Raymond, yaklaşık altı Dünya kütlesi gezegeninin güneşin yaşanabilir bölgesi içindeki sabit eşmerkezli yörüngelere sığabileceğini belirtti.
Buna karşılık, süper kütleli bir karadeliğin yerçekimi çekişi, gezegenlerinkini kolayca yenebilecek kadar olağanüstü güçlüdür. Raymond bir milyon-güneş-kütle karadelik ile değiştirildiyse, 550 Dünya-kütle gezegeni yaşanabilir bölgede sabit eşmerkezli yörüngelere sığabilir.
Süper kütleli karadeliğin yerçekimi, her gezegenin kara deliğe daha yakın tarafında daha güçlü bir şekilde çekerdi. Raymond, bu, yaşanabilir bölge gezegenlerini parçalayacak, ancak parçalanacak kadar yakın olmayacaklarını söyledi.
Bu süper kütleli kara deliğin etrafında yaşanabilir bir bölge yaratmanın bir yolu, yıldızlar ve gezegenler arasına yıldız yerleştirmektir. Raymond, milyon güneş kara deliğinden 0,5 AU'luk güneş benzeri yıldızlardan oluşan bir halka, yukarıdaki senaryoda 550 Dünya kütlesi gezegeninin her birini potansiyel olarak yaşanabilir hale getireceğini söyledi.
Raymond, “Bu sistemdeki bir gezegende yaşamak oldukça ilginç olurdu” dedi. "Karadelik etrafındaki bir yörüngeyi tamamlamak sadece birkaç gün sürecek - yaşanabilir bölgenin iç kenarında yaklaşık 1.6 gün ve dış kenarında 4.6 gün." [Yabancı Hayata Ev sahipliği Yapabilecek 10 Güneşdışı Gezegen]
Raymond, bu iki gezegen arasındaki en yakın yaklaşımda veya kavuşumda, bu dünyalar arasındaki mesafenin "Dünya-ay mesafesinin yaklaşık iki katı" olacağını kaydetti. "Birlikte, her gezegenin en yakın komşusu gökyüzündeki dolunayın yaklaşık iki katı büyüklüğünde görünür."
Buna ek olarak, bir sonraki en yakın komşular sadece iki kat daha uzak olacaktı ve bu yüzden kavuşma sırasında dolunay kadar büyük görünecek, dedi Raymond. Yetkili, dört gezegenin birleşme sırasında dolunayın en az yarısı kadar olacağını ekledi. "Bağlaçlar yörünge başına bir kereden biraz daha az gerçekleşir, bu nedenle her birkaç günde bir gökyüzünde dev nesnelerden bir kaçış olur" dedi.
Dokuz güneş "seyretmek için bir manzara olurdu" dedi Raymond. Her biri kara delik etrafındaki yörüngeyi her 3 saatte bir tamamlardı.
"Bu, her 20 dakikada bir, güneşlerden birinin kara deliğin arkasından geçeceği anlamına geliyor," dedi Raymond. "Bir güneş kara deliğin arkasından geçtiğinde, kara deliğin yerçekimi ışığını büker ve bir lens gibi davranabilir. Güneş ışığını gezegene doğru odaklar. Bu güneşin şeklini bir halka haline getirir ... çok tatlı bir ışık göstermek."
Ayrıca, yıldız ışığı kara deliğin yerçekimi tarafından gerilir. Raymond, "Kara deliğe yakın yıldızlar daha kırmızı ve kara delikten daha uzak olan yıldızlar daha mavi görünür." Dedi.
Bir kara deliğin etrafında bir milyon gezegen
Önceki senaryoda, her gezegen süper kütleli karadelik etrafındaki yörüngesinde yalnızdı. Raymond ayrıca, birden fazla gezegenin bir milyon güneş kara deliği etrafında bir yörünge paylaşması durumunda ne olacağını modelledi. Daha önce Raymond, 42 Dünya-kütlesindeki gezegenin güneşten 1 AU halkada yörüngeye girebileceğini hesaplamıştı.
Sabit bir gezegen halkasına sahip olmak için, Raymond bu halkadaki gezegenlerin kabaca aynı kütleye sahip olması gerektiğini belirtti. Ayrıca böyle bir halkada en az yedi gezegen olmalı ve dairesel bir yörünge boyunca eşit aralıklarla yerleştirilmelidirler.
Dokuz güneş benzeri yıldızın yörüngesel halkası olan bir milyon güneş kara deliği göz önüne alındığında, Raymond bir milyon Dünya kitlesindeki gezegenin 400 halkada yaşanabilir bölgede yörüngede olabileceğini hesapladı, her biri yaklaşık olarak aynı mesafeye sahip 2.500 gezegen tuttu Dünya ve ay arasında. Bu senaryoda, gezegenlerin yörüngeyi tamamlamaları 1.6 ila 4.6 gün arasında bir zaman alacaktır. [Evrendeki En Tuhaf Kara Delikler]
Raymond, kara delik ve gezegenler arasında dokuz güneş benzeri yıldız yerleştirmek yerine, 6 AU genişliğinde bir halkada 36 güneş benzeri yıldız yerleştirilebileceğini önerdi. Bu senaryoda, "her gezegen her taraftan güneş ışığında yıkanıyor - gezegenlerin gece tarafı yok," dedi Raymond. "Asimov'un sürekli gündüz gezegeni Kalgash gibi."
Raymond, "Bu sistemlerde asla yalnız hissetmeyeceksin - diğer gezegenler gökyüzünde kocaman görünecekti." Komşu gezegenler, Ay'a Dünya'dan yaklaşık 10 kat daha yakın olacaktı, yani Raymond, "gökyüzünde dolunaydan yaklaşık 40 kat daha büyük" görüneceklerdi. "Bu sadece gökyüzünün yukarısında, kolun erişebileceği bir dizüstü bilgisayarın büyüklüğü hakkında."
Bu son senaryoda, gezegenler kara deliğe çok daha yakın olacaktı, her biri yaklaşık 9 saatte bir yörüngeyi tamamlayacaktı. Bu, olağanüstü hızlarda yörüngede hareket edecekleri anlamına gelir - ışık hızının yaklaşık yüzde 10'u. Einstein'ın özel görelilik teorisine göre, zaman ışık hızına yaklaştıkça fark edilir şekilde daha yavaş hareket ediyor gibi görünecek, bu nedenle "farklı halkalarda aynı anda doğan iki bebek biraz farklı oranlarda yaşlanacak" dedi. "İç halkadaki bebek biraz daha yavaş yaşlanırdı."
Raymond, halkalar arasındaki hız farklarının, bir uzay gemisinin mevcut herhangi bir teknoloji ile bir halkadan diğerine gitmesini imkansız hale getirecek kadar büyük olacağını söyledi. Bununla birlikte, her dünya yüzüğünü binlerce başkalarıyla paylaşacak ve komşu gezegenler arasındaki nispi hız neredeyse sıfır olacaktı. "Bir uzay asansörü gezegenleri birbirine bağlayabilir," dedi Raymond.
Belirli bir halka boyunca komşu gezegenlerin her bir çifti birbirine bağlanırsa, aynı adı taşıyan bilim kurgu destanında devasa bir uzaylı mega yapı olan "Ringworld" e benzeyecektir. Raymond, "Bu kurulum ve Larry Niven'in kitabından 'Ringworld' arasındaki fark, bu durumda gezegenler arasında yaşanabilir bir yüzey alanının olmamasıdır." Dedi.
Böyle milyon gezegen sistemleri nereden gelebilir? "Süper gelişmiş uzaylıların kozmik bir sanat eseri olarak milyon-dünya güneş sistemi gibi bir sistem yarattığını hayal edebiliyorum, bir çeşit gökdelen veya boyalı buzdağları sanatı gibi," dedi Raymond. "En büyük ölçekte 'Ne kadar süslü olduğumuza bak' demenin bir yolu."
"Ya da belki uzaylılar bu tür bir sistemi hayvanat bahçesi olarak yaratabilirler," dedi Raymond. "En sıcaktan en soğuğa kadar iklimlerde bir eğime sahip olabilirler ve gezegenleri evrende topladıkları her türlü yaratıkla stoklayabilirler. Tabii ki, uzay yaratıklarının yanlış kombinasyonlarını aynı gezegen halkası, çünkü bu iyi bitmeyecek. "
Sonuçta, "orada olabilecek tüm olası gezegen sistemlerini bulmaya çalışmak yararlı olur," dedi Raymond. "Bazı keşifler 'oraya gitmek' ve normun çok dışında olasılıklar hayal etmekle tahmin edilebilirdi. Bu sistemler bilim kurgu ve o anlamda 'oraya gitmek' kombinasyonudur."
Raymond, “Gittiğim en önemli şey, mümkün olduğunu düşündüğümüz şeyin sınırlarını zorlamaya çalışmak” dedi.
