זמן קצר לאחר שאינשטיין פרסם את תורת היחסות הכללית בשנת 1915, פיזיקאים החלו לשער על קיומם של חורים שחורים. אזורים אלה של זמן-חלל שממנו שום דבר (אפילו לא אור) לא יכול לברוח הם מה שמתרחש באופן טבעי בסוף מחזור חיי הכוכבים המסיבי ביותר. בעוד שחורים שחורים בדרך כלל נחשבים לאוכלים רעבים, יש פיזיקאים שתהו אם הם יכולים לתמוך גם במערכות פלנטאריות משלהם.
ד"ר שון ריימונד - פיסיקאי אמריקני הנמצא כיום באוניברסיטת בורדו, יצר מערכת פלנטרית היפותטית בה חור שחור נמצא במרכזו. בהתבסס על סדרה של חישובי כבידה, הוא קבע כי חור שחור יהיה מסוגל לשמור על תשעה שמשות בודדות במסלול יציב סביבו, שיוכל לתמוך ב 550 כוכבי לכת בתוך שטח ראוי למגורים.
הוא כינה את המערכת ההיפותטית הזו "מערכת השמש האולטימטיבית של השחור החור", המורכבת מחור שחור שאינו מסתובב גדול פי מיליון כמו השמש. זה בערך רבע מהמסה של מזל קשת A *, החור השחור-סופר מאסיבי (SMBH) השוכן במרכז גלקסיית שביל החלב (המכיל 4.31 מיליון מסות שמש).
כפי שמעיד ריימונד, אחד היתרונות המיידיים של קיום החור השחור הזה במרכז מערכת הוא בכך שהוא יכול לתמוך במספר גדול של שמשות. למען המערכת שלו, ריימונד בחר 9, חשב שהוא מצביע על כך שניתן יהיה לקיים רבים נוספים בזכות השפעת הכבידה העצומה של החור השחור המרכזי. כפי שכתב באתר שלו:
"בהתחשב עד כמה החור השחור מאסיבי, טבעת אחת יכולה להחזיק עד 75 שמשות! אבל זה יעביר את האזור המגורים כלפי חוץ די רחוק ואני לא רוצה שהמערכת תתפשט מדי. אז אני אשתמש ב 9 Suns בזירה, שמעבירה את הכל על ידי גורם 3. בואו נשים את הטבעת על 0.5 AU, הרבה מחוץ למסלול המעגלי והיציב הפנימי ביותר (בערך 0.02 AU) אבל גם בתוך האזור המגורים (מ- בערך 2.7 עד 5.4 AU). "
יתרון מרכזי נוסף של קיומה של חור שחור במרכז המערכת הוא בכך שהוא מכווץ את מה שמכונה "רדיוס הגבעה" (aka. ספירת היל, או כדור רוש). זהו למעשה האזור סביב כוכב לכת בו כוח המשיכה שלו דומיננטי לעומת הכוכב שעליו הוא מקיף, ולכן יכול למשוך לוויינים. לדברי ריימונד, רדיוס היל של כוכב הלכת יהיה קטן פי מאה סביב חור שחור של מיליון שמש מאשר סביב השמש.
משמעות הדבר היא שאזור מסוים בחלל יכול להתאים יציבות ליותר מפלנטות יותר כוכב לכת אם יעבור סביב חור שחור במקום השמש. כפי שהסביר:
"כוכבי לכת יכולים להיות קרובים זה לזה מכיוון שכוח המשיכה של החור השחור הוא כה חזק! אם כוכבי לכת הם מכוניות קטנות מגלגלים חמים, רוב המערכות הפלנטריות מונחות כמו כבישים מהירים (הערה צדדית: אני אוהבת גלגלים חמים). כל מכונית נשארת בנתיב משלה, אך המכוניות קטנות בהרבה מהמרחק ביניהן. סביב חור שחור, מערכות פלנטאריות ניתנות לכיווץ עד למסלולי גלגלים חמים. מכוניות הגלגלים החמים - כוכבי הלכת שלנו - לא מתחלפים כלל, אך הם יכולים להישאר יציבים תוך שהם קרובים זה לזה הרבה יותר. הם לא נוגעים (זה לא יהיה יציב), הם פשוט קרובים זה לזה. "
זה מה שמאפשר למקם כוכבי לכת רבים עם אזור המגורים של המערכת. בהתבסס על רדיוס גבעת כדור הארץ, ריימונד מעריך שכששה כוכבי לכת מסת כדור הארץ עשויים להשתלב במסלולי יציבות באותו אזור סביב השמש שלנו. זה מבוסס על העובדה שכוכבי לכת מסתתיים בכדור הארץ יכולים להיות מרווחים בערך 0.1 AU אחד מהשני ולשמור על מסלול יציב.
בהתחשב בכך שאזור המגורים של השמש תואם בערך את המרחקים בין ונוס למאדים - שנמצאים במרחק 0.3 ו -0.5 AU - בהתאמה - פירוש הדבר שיש 0.8 AUS מקום לעבוד איתו. עם זאת, סביב חור שחור עם מיליון המוני שמש, הכוכב השכן הקרוב ביותר יכול להיות רק 1/1000th (0.001) ממחצית AU עדיין יש מסלול יציב.
אם מבצעים את המתמטיקה, פירוש הדבר כי בערך 550 אדמות יכולות להתאים לאזור זה המקיף את החור השחור ותשעת השמשות שלו. ישנו חיסרון אחד מינורי לכל התרחיש הזה, שהוא שהחור השחור יצטרך להישאר במסתו הנוכחית. אם הוא יהפוך לגדול יותר, זה היה גורם לרדיוס הגבעה של 550 כוכבי הלכת שלו להתכווץ עוד ועוד.
ברגע שירד רדיוס הגבעה לנקודה בה היה זהה לגודל כוכבי הלכת המוניים בכדור הארץ, החור השחור יתחיל לקרוע אותם לגזרים. אולם, במיליון המוני שמש, החור השחור מסוגל לתמוך במערכת עצומה של כוכבי לכת בנוחות. "עם החור השחור של מיליון השמש שלנו, רדיוס היל של כדור הארץ (במסלולו הנוכחי) כבר היה עד גבול, רק יותר מפי שניים מהרדיוס האמיתי של כדור הארץ," הוא אומר.
לבסוף, ריימונד מחשיב את ההשלכות שיש לחיות במערכת כזו. ראשית, שנה בכל פלנטה באזור המגורים של המערכת תהיה קצרה בהרבה, מכיוון שתקופות מסלולן יהיו מהירות הרבה יותר. בעיקרון, שנה תימשך בערך 1.6 יום עבור כוכבי לכת בקצה הפנימי של האזור המגורים ו -4.6 יום עבור כוכבי לכת בקצה החיצוני של האזור המיושב.
בנוסף, על פני השטח של כל כוכב לכת במערכת, השמיים היו עמוסים הרבה יותר! כשכוכבי לכת רבים כל כך קרובים זה לזה, הם היו עוברים קרוב אחד לשני. משמעות הדבר היא שממדי פני כדור הארץ היחיד, אנשים יוכלו לראות את האדמות הסמוכות צלולות כמו שאנחנו רואים את הירח בכמה ימים. כמו שאייר ריימונד:
"בגישה הקרובה ביותר (בשילוב) המרחק בין כוכבי לכת הוא בערך כפול המרחק של כדור הארץ-ירח. כוכבי הלכת הללו כולם בגודל כדור הארץ, גדולים פי ארבעה מהירח. המשמעות היא שבשילוב שכנתו הקרובה ביותר של כל כוכב לכת מופיעה בערך פי שניים מגודל הירח המלא בשמיים. ויש שני שכנים קרובים, זה הפנימי והחיצוני. בנוסף, השכנים הקרובים ביותר הם רחוקים פי שניים, כך שהם עדיין גדולים כמו הירח המלא בזמן השילוב. ועוד ארבעה כוכבי לכת שיהיו לפחות מחצית הירח המלא בגודלו במהלך השילוב. "
הוא גם מציין כי צירופים היו מתרחשים כמעט פעם אחת בכל מסלול, מה שאומר שכל אחת למספר ימים לא יהיה מחסור בחפצי ענק העוברים מעבר לשמים. וכמובן שיהיו השמש עצמם. זוכר את הסצינה ההיא במלחמת הכוכבים בה לוק סקייווקר צעיר צופה בשתי שקיעות שקועות במדבר? ובכן, זה היה קצת כזה, למעט מגניב יותר!
על פי חישוביו של ריימונד, תשע השמשות היו משלימות מסלול סביב החור השחור כל שלוש שעות. אחת לעשרים דקות אחת השמשות הללו הייתה עוברת מאחורי החור השחור, ולוקח זאת 49 שניות בלבד. בשלב זה תתרחש עדשת כבידה, שם החור השחור ימקד את אור השמש לכוכב הלכת ויעוות את צורתו לכאורה של השמש.
כדי להמחיש איך זה ייראה, הוא מספק אנימציה (המוצגת למעלה) שנוצרה על ידי @GroroxMun - דוגמנית כוכב לכת שמפתחת גרפיקה לחלל עבור קרבל ותוכניות אחרות - באמצעות Space Engine.
בעוד שמערכת כזו עשויה אף פעם לא להתרחש בטבע, מעניין לדעת שמערכת כזו הייתה אפשרית פיזית. ומי יודע? אולי מין מתקדם מספיק, עם היכולת לגרור כוכבים וכוכבי לכת ממערכת אחת ולהציב אותם במסלול סביב חור שחור, יכול לעצב את מערכת השמש האולטימטיבית הזו. משהו שחוקרי SETI יוכלו לחפש אחריו, אולי?
התרגיל ההיפותטי הזה היה הפרק השני בסדרה דו חלקית מאת ריימונד, שכותרתו "חורים שחורים וכוכבי לכת". בפרק הראשון, "השמש החור השחור", שקל ריימונד איך זה היה אם המערכת שלנו תסתובב סביב בור שחור-בינארי. כפי שציין, ההשלכות על כדור הארץ ושאר כוכבי הלכת הסולאריים יהיו מעניינות, בלשון המעטה!
ריימונד הרחיב לאחרונה גם את מערכת השמש האולטימטיבית על ידי הצעת מערכת השמש "מיליון כדור הארץ". בדוק את כולם באתר שלו, PlanetPlanet.net.
