Krátce poté, co Einstein v roce 1915 zveřejnil svou teorii obecné relativity, začali fyzici spekulovat o existenci černých děr. Tyto oblasti časoprostoru, ze kterých nemůže uniknout nic (dokonce ani světlo), jsou přirozeně se vyskytující na konci životního cyklu nejhmotnějších hvězd. Zatímco černé díry jsou obecně považovány za nenasytné jedlíky, někteří fyzici uvažovali, jestli by také mohli podporovat vlastní planetární systémy.
Sean Raymond, americký fyzik v současné době na univerzitě v Bourdeaux, vytvořil hypotetický planetární systém, ve kterém leží černá díra uprostřed. Na základě řady gravitačních výpočtů určil, že černá díra bude schopna udržet kolem devíti samostatných Slunců na stabilní oběžné dráze kolem ní, která bude schopna podporovat 550 planet v obytné zóně.
Pojmenoval tento hypotetický systém „Ultimate Solar System The Black Hole“, který se skládá z neotáčející se černé díry, která je 1 milionkrát větší než Slunce. To je zhruba čtvrtina hmotnosti Střelce A *, superhmotné černé díry (SMBH), která leží ve středu Galaxie Mléčné dráhy (která obsahuje 4,31 milionu Slunečních hmot).
Jak Raymond naznačuje, jednou z bezprostředních výhod, které má tato černá díra ve středu systému, je to, že může podporovat velké množství sluncí. Pro svůj systém si Raymond vybral 9, myslel si, že naznačuje, že díky čistému gravitačnímu vlivu na centrální černou díru může být udrženo mnohem více. Jak napsal na svých webových stránkách:
"Vzhledem k tomu, jak velká je černá díra, mohl jeden prsten pojmout až 75 sluncí!" Ale to by posunulo obyvatelnou zónu dost daleko a nechci, aby se systém příliš rozšířil. Takže v ringu použiji 9 sluncí, která vše posunou o faktor 3. Položme prsten na 0,5 AU, dobře mimo nejvnitřnější stabilní kruhovou oběžnou dráhu (asi 0,02 AU), ale dobře uvnitř obyvatelné zóny (od asi 2,7 až 5,4 AU). “
Další velkou výhodou, že má černá díra ve středu systému, je to, že zmenšuje to, co je známé jako „poloměr kopce“ (aka. Hill sphere nebo Roche sphere). Toto je v podstatě oblast kolem planety, kde je její gravitace dominantní nad gravitací hvězdy, kterou obíhá, a proto může přitahovat satelity. Podle Raymonda by poloměr planety Hill byl stokrát menší kolem černé díry milionu Slunce než kolem Slunce.
To znamená, že daná oblast vesmíru by mohla stabilně sedět stokrát více planet, pokud by obíhaly místo Slunce černou díru. Jak vysvětlil:
"Planety mohou být velmi blízko sebe, protože gravitace černé díry je tak silná!" Pokud jsou planety malé hračky Horká kola, většina planetových systémů je uspořádána jako normální dálnice (vedlejší poznámka: Miluji horká kola). Každé auto zůstává ve svém vlastním pruhu, ale auta jsou mnohem menší než vzdálenost mezi nimi. Kolem černé díry mohou být planetární systémy zmenšeny až na koleje velikosti Hot Hot. Auta Hot Wheel - naše planety - se nemění vůbec, ale mohou zůstat stabilní, zatímco jsou mnohem blíže k sobě. Nedotýkají se (to by nebylo stabilní), jsou těsně vedle sebe. “
To umožňuje umístění mnoha planet s obyvatelnou zónou systému. Na základě poloměru kopce Země odhaduje Raymond, že přibližně šest planet planety Země se vejde na stabilní oběžné dráhy ve stejné zóně kolem našeho Slunce. Toto je založeno na skutečnosti, že planety Země-hmota by mohly být od sebe vzdáleny zhruba 0,1 AU a udržovat stabilní oběžnou dráhu.
Vzhledem k tomu, že obyvatelná zóna Slunce zhruba odpovídá vzdálenostem mezi Venuší a Marsem, které jsou ve vzdálenosti 0,3 a 0,5 AU, znamená to, že je zde 0,8 AU prostoru, se kterým lze pracovat. Avšak kolem černé díry s 1 milionem solárních hmot by nejbližší sousední planeta mohla být jen 1/1000tis (0,001) AU pryč a stále mají stabilní orbitu.
To znamená, že zhruba 550 Zemí se vejde do stejné oblasti obíhající po černé díře a jejích devíti sluncích. Celý tento scénář má jednu nevýhodu, a to, že by černá díra musela zůstat na své současné hmotnosti. Pokud by se měla zvětšit, způsobilo by to, že by se poloměry kopců svých 550 planet zmenšovaly dále a dále.
Jakmile se poloměr Hillu dostal k bodu, kde byla stejně velká jako kterákoli z planet Země, začala by je černá díra roztrhat. Ale na 1 milion solárních hmot je černá díra schopna pohodlně podporovat obrovský systém planet. „S naší černou dírou s miliony Sluncí by poloměr Země na kopci (na jeho současné oběžné dráze) už byl na hranici, jen o něco více než dvojnásobek skutečného poloměru Země,“ říká.
Nakonec Raymond zvažuje důsledky, které by měl život v takovém systému. Jeden rok by byl na kterékoli planetě v obytné zóně systému mnohem kratší, protože jejich orbitální období by bylo mnohem rychlejší. Rok by v podstatě trval zhruba 1,6 dne pro planety na vnitřním okraji obyvatelné zóny a 4,6 dne pro planety na vnějším okraji obytné zóny.
Kromě toho by na povrchu jakékoli planety v systému bylo nebe mnohem víc přeplněné! S tolika planetami v těsné oběžné dráze společně by procházely velmi blízko u sebe. To v podstatě znamená, že z povrchu jakékoli jednotlivé Země by lidé mohli vidět blízké Země tak jasné, jak vidíme Měsíc v některých dnech. Jak Raymond ilustroval:
"Při nejbližším přiblížení (spojení) je vzdálenost mezi planetami asi dvojnásobná vzdálenost Země-Měsíc." Všechny tyto planety jsou celé Země, asi čtyřikrát větší než Měsíc. To znamená, že ve spojení se nejbližší soused každé planety objeví na obloze asi dvojnásobek velikosti úplňku. A jsou tu dva nejbližší sousedé, vnitřní a vnější. Navíc, nejbližší sousedé jsou dvakrát tak daleko, takže během spojení jsou stále stejně velcí jako úplněk. A další čtyři planety, které by během spojení měly velikost alespoň poloviny úplňku. “
Naznačuje také, že ke konjunkcím by došlo téměř jednou na oběžné dráze, což by znamenalo, že každých několik dní nebude po obloze dostatek obřích objektů. A samozřejmě by existovaly i samotné Slunce. Vzpomeňte si na scénu ve Star Wars, kde mladý Luke Skywalker sleduje dvě slunce zapadající v poušti? Trochu by to bylo, kromě mnohem chladnějšího!
Podle Raymondových výpočtů by devět Slunců dokončilo oběžné dráhy kolem černé díry každé tři hodiny. Každých dvacet minut projde jedno z těchto sluncí za černou dírou, což trvá pouhých 49 sekund. V tomto okamžiku by došlo k gravitačním čočkám, kde by černá díra zaměřila sluneční světlo na planetu a zkreslila zjevný tvar Slunce.
Pro ilustraci, jak by to vypadalo, poskytuje animaci (ukázanou výše) vytvořenou @GregroxMunem - modelářem planety, který vyvíjí kosmickou grafiku pro Kerbal a další programy - pomocí Space Engine.
I když se takový systém nemusí v přírodě nikdy vyskytovat, je zajímavé vědět, že takový systém by byl fyzicky možný. A kdo ví? Možná by mohl tento Ultimate Solar System stvořit dostatečně pokročilý druh se schopností tahat hvězdy a planety z jednoho systému a umisťovat je na oběžné dráze kolem černé díry. Něco pro výzkumníky SETI, kteří se chystají hledat?
Toto hypotetické cvičení bylo druhou částí dvojdílné série Raymonda s názvem „Černé díry a planety“. V první splátce „Sluneční systém Black Hole“ uvažoval Raymond, jaké by to bylo, kdyby náš systém obíhal kolem černé binární díry Slunce. Jak naznačil, důsledky pro Zemi a další sluneční planety by byly přinejmenším zajímavé!
Raymond také nedávno rozšířil Ultimate Solar System tím, že navrhl Million Earth Solar System. Podívejte se na všechny na jeho webových stránkách, PlanetPlanet.net.
