Einstein 1915'te Genel Görelilik Teorisini yayınladıktan kısa bir süre sonra fizikçiler karadeliklerin varlığı hakkında spekülasyon yapmaya başladılar. Uzay-zamanın hiçbir şeyin (ışık bile değil) kaçamayacağı bu bölgeleri, en büyük yıldızların yaşam döngüsünün sonunda doğal olarak meydana gelen bölgelerdir. Kara deliklerin genellikle cansız yiyiciler olduğu düşünülürken, bazı fizikçiler kendi gezegen sistemlerini de destekleyip destekleyemeyeceklerini merak ediyorlar.
Bu soruyu ele almak isteyen şu anda Bourdeaux Üniversitesi'nde Amerikalı bir fizikçi olan Dr. Sean Raymond, merkezde bir kara deliğin bulunduğu varsayımsal bir gezegen sistemi yarattı. Bir dizi yerçekimi hesaplamasına dayanarak, bir kara deliğin dokuz bireysel Güneş'i etrafında sabit bir yörüngede tutabileceğini ve bu da yaşanabilir bir bölgede 550 gezegeni destekleyebileceğini belirledi.
Bu varsayımsal sistemi, Güneş'ten 1 milyon kat daha büyük, dönen olmayan bir kara delikten oluşan “Kara Delik Nihai Güneş Sistemi” olarak adlandırdı. Bu, Samanyolu Gökadasının (4.31 milyon Güneş Kütlesi içeren) merkezinde bulunan süper büyük kara delik (SMBH) olan Yay A * kütlesinin yaklaşık dörtte biri.
Raymond'un belirttiği gibi, bu kara deliğin bir sistemin merkezinde olmasının en önemli avantajlarından biri, çok sayıda Güneş'i destekleyebilmesidir. Raymond, sistemi uğruna 9'u seçti, merkezi kara deliğin saf yerçekimi etkisi sayesinde daha pek çok şeyin sürdürülebileceğini belirtti. Web sitesinde yazdığı gibi:
“Karadeliğin ne kadar büyük olduğu göz önüne alındığında, bir halka 75 Güneş'e kadar tutabilir! Ancak bu, yaşanabilir bölgeyi oldukça dışarıya doğru hareket ettirir ve sistemin çok fazla yayılmasını istemiyorum. Bu yüzden ringde 9 Güneş kullanacağım. yaklaşık 2,7 ila 5,4 AU). ”
Bir sistemin merkezinde bir kara deliğe sahip olmanın bir diğer önemli avantajı, "Tepe yarıçapı" (yani Tepe küre veya Roche küre) olarak bilinen şeyi daraltmasıdır. Bu esasen bir gezegenin etrafındaki yerçekiminin yörüngesindeki yıldızın üzerinde baskın olduğu bölgedir ve bu nedenle uyduları çekebilir. Raymond'a göre, bir gezegenin Tepe yarıçapı Güneş'in etrafından bir milyon güneş kara deliği etrafında 100 kat daha küçük olurdu.
Bu, belirli bir uzay bölgesinin Güneş yerine bir kara deliğin etrafında dönmesi durumunda 100 kat daha fazla gezegene istikrarlı bir şekilde sığabileceği anlamına gelir. Açıkladığı gibi:
“Gezegenler birbirine çok yakın olabilir, çünkü karadeliğin yerçekimi çok güçlü! Gezegenler küçük oyuncak Sıcak tekerlek arabaları ise, çoğu gezegen sistemi normal otoyollar gibi düzenlenir (yan not: Sıcak tekerlekleri seviyorum). Her araba kendi şeridinde kalır, ancak arabalar aralarındaki mesafeden çok daha küçüktür. Bir karadeliğin etrafında, gezegen sistemleri Sıcak tekerlekler boyutundaki raylara kadar küçültülebilir. Hot wheels arabaları - gezegenlerimiz - hiç değişmez, ancak birbirlerine daha yakınken sabit kalabilirler. Dokunmuyorlar (bu istikrarlı olmaz), birbirlerine daha yakınlar. ”
Birçok gezegenin sistemin yaşanabilir bölgesine yerleştirilmesine izin veren budur. Dünya'nın Tepesi yarıçapına dayanarak, Raymond yaklaşık altı Dünya kütlesi gezegeninin Güneşimizdeki aynı bölgede sabit yörüngelere sığabileceğini tahmin ediyor. Bu, Dünya-kütle gezegenlerinin kabaca 0.1 AU aralıklı olabileceği ve istikrarlı bir yörünge koruyabildiği gerçeğine dayanmaktadır.
Güneş'in yaşanabilir bölgesinin kabaca Venüs ve Mars arasındaki mesafelere karşılık geldiği göz önüne alındığında - sırasıyla 0,3 ve 0,5 AU uzaktadır - bu, çalışmak için 0,8 AU alan olduğu anlamına gelir. Bununla birlikte, 1 milyon Güneş Kütlesine sahip bir kara delik etrafında, en yakın komşu gezegen sadece 1/1000 olabilirinci (0.001) uzaktadır ve hala sabit bir yörüngeye sahiptir.
Matematiği yapmak, yaklaşık 550 Dünya'nın kara deliğin ve dokuz Güneş'in etrafında dönen aynı bölgeye sığabileceği anlamına gelir. Bu senaryo için küçük bir dezavantaj var, bu da karadeliğin mevcut kütlesinde kalması gerekecek. Daha da büyüyecek olsaydı, 550 gezegeninin Tepe yarıçaplarının daha da küçülmesine neden olurdu.
Tepe yarıçapı, Dünya kütleli gezegenlerden herhangi biriyle aynı boyuta ulaştığında, kara delik onları parçalamaya başlayacaktı. Ancak 1 milyon Güneş kütlesinde, kara delik büyük bir gezegen sistemini rahatça destekleyebilir. “Milyon-Güneş kara deliğimizle Dünya’nın Tepe yarıçapı (şu anki yörüngesinde) zaten sınırın altında olacak, Dünya'nın gerçek yarıçapından biraz daha fazla olacak” diyor.
Son olarak, Raymond böyle bir sistemde yaşamanın etkilerini dikkate alır. Birincisi, yörünge dönemlerinin çok daha hızlı olması nedeniyle, sistemin yaşanabilir bölgesindeki herhangi bir gezegende bir yıl çok daha kısa olacaktır. Temel olarak, bir yıl yaşanabilir bölgenin iç kenarındaki gezegenler için yaklaşık 1.6 gün ve yaşanabilir bölgenin dış kenarındaki gezegenler için 4.6 gün sürecektir.
Buna ek olarak, sistemdeki herhangi bir gezegenin yüzeyinde, gökyüzü çok daha kalabalık olurdu! Birbirine yakın yörüngede çok fazla gezegen olduğunda, birbirlerine çok yakın geçerlerdi. Bu aslında herhangi bir Dünya'nın yüzeyinden, insanların bazı günlerde Ay'ı gördüğümüz kadar açık Dünyaları görebileceği anlamına gelir. Raymond'un gösterdiği gibi:
“En yakın yaklaşımda (kavuşumda) gezegenler arasındaki mesafe Dünya-Ay mesafesinin yaklaşık iki katıdır. Bu gezegenlerin tümü Dünya boyutunda, Ay'dan yaklaşık 4 kat daha büyük. Bu, birlikte, her gezegenin en yakın komşusunun gökyüzünde dolunayın yaklaşık iki katı büyüklüğünde göründüğü anlamına gelir. Ve en yakın iki komşu var, iç ve dış. Ayrıca, bir sonraki en yakın komşular iki kat daha uzaktadır, bu yüzden kavuşma sırasında hala dolunay kadar büyüktürler. Ve birleşim sırasında dolunayın en az yarısı kadar dört gezegen daha olacak. ”
Ayrıca, kavşakların yörünge başına neredeyse bir kez gerçekleşeceğini, bu da birkaç günde bir, gökyüzünden geçen dev nesnelerin sıkıntısı olmayacağı anlamına gelir. Ve elbette, Güneş'in kendileri olurdu. Yıldız Savaşları'nda genç bir Luke Skywalker'ın çölde iki güneşin battığı sahneyi hatırlıyor musunuz? Eh, biraz daha serin hariç, böyle biraz olurdu!
Raymond’un hesaplamalarına göre, dokuz Güneş her üç saatte bir kara deliğin etrafında bir yörünge tamamlayacaktı. Yirmi dakikada bir, bu Güneşlerden biri kara deliğin arkasından geçerek bunu yapmak sadece 49 saniye sürüyordu. Bu noktada, kara deliğin Güneş'in ışığını gezegene doğru odaklayacağı ve Güneş'in görünen şeklini bozacağı yerçekimi mercekleri meydana gelecektir.
Bunun nasıl görüneceğini göstermek için, Uzay Motoru kullanarak Kerbal ve diğer programlar için uzay grafikleri geliştiren bir gezegen modeli olan @GregroxMun tarafından oluşturulan bir animasyon (yukarıda gösterilmiştir) sağlar.
Böyle bir sistem hiçbir zaman doğada bulunmasa da, böyle bir sistemin fiziksel olarak mümkün olacağını bilmek ilginçtir. Ve kim bilir? Belki de yeterince gelişmiş bir tür, yıldızları ve gezegenleri tek bir sistemden çekme ve bunları bir kara deliğin etrafında yörüngeye yerleştirme yeteneği, bu Ultimate Güneş Sistemini şekillendirebilir. SETI araştırmacıları için bir şey olabilir mi?
Bu varsayımsal alıştırma, Raymond'un “Kara delikler ve gezegenler” başlıklı iki bölümlük dizisinin ikinci bölümüdür. İlk bölüm olan “Kara Delik Güneş Sistemi” nde Raymond, sistemimiz bir kara delik-Güneş ikili etrafında yörüngede olsaydı nasıl olacağını düşündü. Belirttiği gibi, Dünya ve diğer Güneş gezegenlerinin sonuçları, en azından söylemek gerekirse ilginç olurdu!
Raymond ayrıca son zamanlarda Milyon Dünya Güneş Sistemi'ni önererek Nihai Güneş Sistemi'ni genişletti. Hepsini web sitesinde PlanetPlanet.net adresinden kontrol edebilirsiniz.
