Teorētiski milzīgs skaits potenciāli apdzīvojamo planētu varētu pastāvēt stabilās orbītās ap supermasīvu melno caurumu, piemēram, izdomātā Gargantua no 2014. gada filmas “Starpzvaigžņu”.
(Attēls: © Paramount Pictures)
Melnajā caurumā varētu būt 1 miljons planētu, kas riņķo netālu no tā un varētu potenciāli atbalstīt dzīvību, kā mēs to zinām, iesaka astrofiziķis.
Tā kā uz Zemes dzīvo gandrīz visur šķidrs ūdens, astronomi pasauli bieži uzskata par potenciāli apdzīvojamu, ja tas riņķo ap joslu, kur šķidrs ūdens varētu izdzīvot uz tās virsmas. Mūsu saules "apdzīvojamā zonā" ir tikai viena planēta (Zeme), taču citām zvaigznēm stāsts varētu būt atšķirīgs. Piemēram, TRAPPIST-1 sistēmas apdzīvojamā zonā ir trīs Zemes izmēra planētas.
Bordo observatorijas Francijā astrofiziķis Šons Raimonds pēta, kā veidojas un attīstās planētu sistēmas. Kā daļu no kolonnas, kuru Raimonds raksta ar nosaukumu "Ultimate Saules sistēmas veidošana", viņš izvirzīja, lai redzētu, cik planētas varētu orbīt melno caurumu. [Dīvainākie melnie caurumi kosmosā]
"Es domāju, ka mēs varam mācīties no galējībām ... tās būtībā ir tā lodziņa robežas, kurā mēs meklējam," Space.com pastāstīja Raimonds. "Šī sistēma ir viena galējība - visietilpīgākā iedomājamā. Tas ir jautrs iztēles un zinātnes sajaukums."
Pašlaik ir divu veidu melnie caurumi, kurus zinātnieki zina vislabāk, sacīja Raimonds. Zvaigžņu masas melnie caurumi pēc masas ir vienādi ar dažām saulēm un veidojas, kad milzu zvaigznes mirst un sabrūk sevī. Supermasīvie melnie caurumi miljoniem līdz miljardiem reižu pārsniedz saules masu, un tiek uzskatīts, ka tie pastāv vairuma, ja ne visu lielo galaktiku sirdīs. (Trešās klases vidējas masas melnie caurumi ir slikti izprotami.)
Melnie caurumi ir ārkārtīgi kompakti. Melnais caurums ar saules masu būtu tikai 6 km (3 km) plats. Salīdzinājumam - Strēlnieks A *, supermasīvs melnais caurums, kas, domājams, slēpjas Piena ceļa centrā, ir ar apmēram 4 miljonu saules masu un diametru aptuveni 14,7 miljonus jūdžu (23,6 miljoni km) jeb nedaudz vairāk par 40 Procentuālā lielumā Merkura orbītā ap sauli.
Ko darīt, ja saulei būtu melnā cauruma pavadonis?
Fizikas stundās bieži sastopams jautājums ir iedomāties, kas mainītos, ja saule tiktu aizstāta ar melnu caurumu ar tādu pašu masu, sacīja Raimonds. Atbilde ir tāda, ka nekas nemainīsies attiecībā uz planētu orbītām - ja melnajam caurumam būtu tāda pati masa kā saulei, orbītas paliktu tādas pašas. (Dzīve uz Zemes acīmredzami cieš no gaismas un siltuma trūkuma šādā scenārijā, piebilda Raimonds.)
Ja saulei apkārt būtu riņķojošs vienādās masas melnā cauruma pavadonis - teiksim, viena desmitdaļa no astronomiskās vienības (AU) -, Saules sistēmas planētu orbītas neko daudz nemainītu, atzīmēja Raimonds. (Viens ĀS ir Zemes un Saules attālums - apmēram 93 miljoni jūdžu jeb 150 miljoni km.)
Tomēr, pieņemot, ka šīs planētas atradās tādā pašā attālumā no saules kā tagad, saules un tās melnā cauruma partnera gravitācijas vilkme liks šīm pasaulēm mazliet ātrāk pabeigt orbītas, Zemes gadam samazinoties no 365 dienām līdz 258 dienas, viņš teica.
Iepriekšminētajā scenārijā saule un melnais caurums orbītu aizpildītu viens ar otru ik pēc 2,9 dienām. Tas nozīmē, ka enerģijas daudzums, ko Zeme saņemtu no saules, svārstītos no 90 procentiem līdz 110 procentiem no tās vidējā, saulei virzoties tālāk no Zemes vai tuvāk tai.
"Tas ir kā lēciens starp Ņujorku un Maiami un atpakaļ ik pēc 2,9 dienām," atzīmēja Raimonds. [Melnā cauruma viktorīna: Cik labi jūs zināt dabas visdīvainākos darbus?]
Ko darīt, ja supermasīvajā melnajā caurumā būtu planētu gredzens?
Raimonds ne tikai iztēlojās dzīvi ap zvaigžņu masas melno caurumu, bet arī aprēķināja, cik potenciāli apdzīvojamās planētas varētu ietilpt ap supermasīvo melno caurumu, kas ir miljons reizes lielāks par saules masu. "Tas ir gandrīz tikpat masīvs kā Piena ceļa centrā esošais," viņš teica. Tas būtu tikai par saules diametru, viņš piebilda.
Apkārt saulei orbītas, pa kurām planētas pārvietojas, var nonākt tikai tik tuvu viena otrai, pirms to gravitācijas pievilkšanas ietekme pārspīlē saules iedarbību, novedot pie nestabilām orbītām. Raimonds atzīmēja, ka apmēram sešas Zemes masas planētas var ievietot stabilās koncentriskās orbītās Saules apdzīvojamā zonā.
Turpretī supermasīva melnā cauruma gravitācijas vilkme ir ārkārtīgi spēcīga, pietiekami, lai viegli pārspīlētu planētas. Ja saule tiktu aizstāta ar miljons saules masas melno caurumu, 550 Zemes masas planētas varētu ietilpt stabilās koncentriskās orbītās apdzīvojamā zonā, aprēķināja Raimonds.
Supermasīvā melnā cauruma smagums spēcīgāk pievilksies katras planētas pusē tuvāk melnajam caurumam. Tas izstieptu apdzīvojamās zonas planētas, lai arī tās nebūtu pietiekami tuvu, lai tās varētu sagraut, sacīja Raimonds.
Viens veids, kā izveidot apdzīvojamu zonu ap šo supermasīvo melno caurumu, ir novietot zvaigznes starp to un planētām. Deviņu saulei līdzīgu zvaigžņu gredzens, kas atrodas 0,5 AU attālumā no miljons saules melnā cauruma, padarīs katru no 550 Zemes masas planētām, kas atrodas iepriekšminētajā scenārijā, potenciāli apdzīvojamām, sacīja Raimonds.
"Būtu diezgan interesanti dzīvot uz šīs sistēmas planētas," atzīmēja Raimonds. "Būtu vajadzīgas tikai dažas dienas, lai pabeigtu orbītu ap melno caurumu - apmēram 1,6 dienas apdzīvojamās zonas iekšējā malā un 4,6 dienas ārējā malā." [10 eksoplanetes, kas varētu uzņemt svešu dzīvi]
Pēc tuvākās pieejas jeb savienojuma starp divām šādām planētām attālums starp šīm pasaulēm būtu "apmēram divreiz lielāks par Zemes un Mēness attālumu", atzīmēja Raimonds. "Savienojumā katras planētas tuvākais kaimiņš debesīs parādās apmēram divreiz lielāks nekā pilnmēness."
Turklāt nākamie tuvākie kaimiņi atradīsies tikai divreiz tālāk un tādējādi parādīsies tikpat lieli kā pilnmēness savienojuma laikā, sacīja Raimonds. Viņš vēl piebilda, ka vēl četras planētas būtu vismaz uz pusi mazāk nekā pilnmēness. "Savienojumi orbītā notiek nedaudz mazāk nekā vienu reizi, tāpēc ik pēc dažām dienām pāri debesīm iet milzu priekšmetu ritenis," viņš sacīja.
Deviņas saules "arī būtu skats, ko redzēt", sacīja Raimonds. Katrs to pabeigtu orbītā ap melno caurumu ik pēc 3 stundām.
"Tas nozīmē, ka ik pēc 20 minūtēm viena no saulēm pāriet aiz melnā cauruma," sacīja Raimonds. "Kad saule iet aiz melnā cauruma, melnā cauruma smagums noliec savu gaismu un var darboties kā objektīvs. Tas fokusē saules gaismu uz planētu. Tas sagroza saules formu gredzenā ... diezgan salda gaisma parādīt. "
Turklāt zvaigžņu gaismu izstiepj melnā cauruma smagums. "Zvaigznes, kas atrodas tuvāk melnajam caurumam, šķiet sarkanākas, un tās, kas atrodas tālāk no melnā cauruma, šķiet zilākas," sacīja Raimonds.
Miljons planētu ap melno caurumu
Iepriekšējā scenārijā katra planēta atradās viena savā orbītā ap supermasīvo melno caurumu. Raimonds arī modelēja, kas notiktu, ja vairākas planētas sadalītu orbītu ap miljons saules melno caurumu. Iepriekš Raimonds aprēķināja, ka 42 Zemes masas planētas varētu orbītā riņķot 1 AU attālumā no saules.
Lai būtu stabils planētu gredzens, Raimonds atzīmēja, ka visām šī gredzena planētām jābūt aptuveni vienādai masai. Šādā gredzenā jābūt arī vismaz septiņām planētām, un tām jābūt vienmērīgi izvietotām pa apļveida orbītu.
Ņemot vērā miljons saules melno caurumu ar riņķojošu gredzenu, kurā ir deviņas saulē līdzīgas zvaigznes, Raimonds aprēķināja, ka miljons Zemes masas planētu varētu riņķot apdzīvojamā zonā 400 gredzenos, un katra no tām satur 2500 planētas, kas atrodas viena no otras apmēram tādā pašā attālumā kā šī. starp Zemi un Mēnesi. Šajā scenārijā planētas orbītas izpildīšanai atkal vajadzēs no 1,6 līdz 4,6 dienām. [Dīvainākie melnie caurumi Visumā]
Tā vietā, lai starp melno caurumu un planētām novietotu deviņas saulei līdzīgas zvaigznes, Raimonds arī ieteica, lai 36 saules platumā gredzenā varētu novietot 36 saulei līdzīgas zvaigznes. Šajā scenārijā "katra planēta tiek peldēta saules gaismā no visām pusēm - planētām nav nakts sānu", sacīja Raimonds. "Tas ir kā Asimova pastāvīgā dienas planēta Kalgash."
"Jūs nekad nejustos vienatnē šajās sistēmās - citas planētas debesīs slēpjas milzīgi," piebilda Raimonds. Kaimiņu planētas būtu apmēram 10 reizes tuvāk nekā Mēness ir Zemei, tas nozīmē, ka tās debesīs parādītos "apmēram 40 reizes lielākas nekā pilnmēness", sacīja Raimonds. "Tas ir apmēram tāda paša izmēra klēpjdators, kas tiek turēts rokas attālumā, tikai debesīs."
Šajā pēdējā scenārijā planētas atrastos daudz tuvāk melnajam caurumam, un katra no tām orbītā pabeigtu tikai aptuveni 9 stundas. Tas nozīmē, ka viņi orbītā riņķos ar neparastu ātrumu - apmēram 10 procentus no gaismas ātruma. Saskaņā ar Einšteina īpašās relativitātes teoriju, šķiet, ka laiks virzās manāmi lēnāk, jo tuvāk gaismas ātrumam, tāpēc "divi mazuļi, kas dzimuši vienā mirklī uz dažādiem gredzeniem, novecotu ar nedaudz atšķirīgu ātrumu", sacīja Raimonds. "Iekšējā gredzena mazulis noveco nedaudz lēnāk."
Gredzenu ātruma atšķirības būtu pietiekami lielas, lai kosmosa kuģim nebūtu iespējams pārvietoties no viena gredzena uz otru ar pašreizējām tehnoloģijām, sacīja Raimonds. Tomēr katra pasaule dalītos savā gredzenā ar tūkstošiem citu, un relatīvais ātrums starp kaimiņu planētām būtu gandrīz nulle. "Kosmosa lifts varētu savienot planētas," sacīja Raimonds.
Ja katrs kaimiņu planētu pāris, kas atrodas gar noteikto gredzenu, būtu savienoti, tas atgādinātu “Gredzenpasauli”, gigantisku svešzemju megakonstrukciju Larija Nivena tāda paša nosaukuma zinātniskās fantastikas epikā. "Atšķirība starp šo iestatījumu un" Gredzenveida pasauli "no Lerija Nivena grāmatas ir tāda, ka šajā gadījumā starp planētām nav apdzīvojama virsmas laukuma," sacīja Raimonds.
Kur varētu rasties šādas miljonu planētu sistēmas? "Es varu iedomāties īpaši attīstītus citplanētiešus, kas rada sistēmu, piemēram, miljonu Zemes saules sistēmu, kā kosmisku mākslas darbu, tādu kā debesskrāpju mākslu vai krāsotus aisbergus," sacīja Raimonds. "Veids, kā pateikt:" Skaties, cik mēs esam iedomātāki "visizcilākajā mērogā."
"Vai varbūt citplanētieši izveidotu šāda veida sistēmu kā zoodārzu," sacīja Raimonds. "Viņiem varētu būt gradients klimatā no karstākā līdz aukstākajam, un viņi var rezervēt planētas ar visu veidu radībām, kuras viņi savāc visā Visumā. Protams, viņiem vajadzētu būt uzmanīgiem, lai netiktu ievietotas nepareizas kosmosa radību kombinācijas. tas pats planētu gredzens, jo tas nebeigtos labi. "
Kopumā "ir noderīgi mēģināt nākt klajā ar visām iespējamām planētu sistēmām, kas varētu būt tur," sacīja Raimonds. "Dažus atklājumus varēja paredzēt," dodoties tur "un iztēlojoties iespējas, kas tālu pārsniedz normu. Šīs sistēmas ir zinātniskās fantastikas un" došanās tur "apvienojums tādā nozīmē."
"Galvenais, pēc kura es došos, ir vienkārši mēģināt pārspiest robežas tam, kas, mūsuprāt, ir iespējams," secināja Raimonds.
