아인슈타인이 1915 년 자신의 일반 상대성 이론을 발표 한 직후, 물리학 자들은 블랙홀의 존재에 대해 추측하기 시작했습니다. 빛이없는 곳에서 벗어날 수없는이 시공간 영역은 가장 거대한 별의 수명주기가 끝날 때 자연스럽게 발생합니다. 블랙홀은 일반적으로 탐욕스러운 먹는 사람으로 여겨지지만 일부 물리학자는 자신의 행성 시스템을 지원할 수 있는지 궁금해하고 있습니다.
이 문제를 해결하기 위해 현재 보르도 대학교 (University of Bourdeaux)의 미국 물리학자인 Sean Raymond 박사는 블랙홀이 중심에있는 가상의 행성계를 만들었습니다. 일련의 중력 계산에 기초하여, 블랙홀은 9 개의 개별 태양을 그 주위의 안정된 궤도에 유지할 수 있으며 거주 지역 내에서 550 개의 행성을 지탱할 수 있다고 결정했습니다.
그는이 가설 시스템을“블랙홀 얼티밋 솔라 시스템”이라고 명명했는데, 이것은 태양보다 백만 배나 큰 비 회전 블랙홀로 구성되어 있습니다. 그것은 궁수 자리 A *의 질량의 대략 1/4이며, 은하계의 중심 (4,31 만 태양 질량을 포함하는)에있는 초대형 블랙홀 (SMBH)입니다.
레이몬드 (Raymond)가 지적했듯이, 시스템의 중앙에이 블랙홀을두면 즉각적인 이점 중 하나는 많은 수의 태양을 지원할 수 있다는 것입니다. 자신의 시스템을 위해 Raymond는 9를 선택했으며 중앙 블랙홀의 중력 영향으로 인해 더 많은 것을 유지할 수 있다고 생각했습니다. 그가 그의 웹 사이트에 썼을 때 :
“블랙홀이 얼마나 방대한 지 하나의 링으로 최대 75 개의 태양을 지탱할 수 있습니다! 그러나 그것은 거주 가능 구역을 꽤 멀리 바깥쪽으로 옮기고 시스템이 너무 퍼지기를 원하지 않습니다. 링에 9 개의 태양을 사용하여 모든 것을 3의 계수로 옮깁니다. 링을 0.5 AU, 가장 안쪽의 안정적인 원형 궤도 (약 0.02 AU) 밖에 있지만 거주 할 수있는 영역 ( 약 2.7 ~ 5.4 AU).”
시스템 중앙에 블랙홀이있는 또 다른 주요 이점은 "힐 반경"(일명 힐 구 또는 로슈 구)이라고 알려진 것을 줄입니다. 이것은 본질적으로 중력이 궤도를 도는 별의 중력보다 우세한 행성 주변 지역이므로 위성을 끌 수 있습니다. 레이몬드에 따르면, 행성의 언덕 반경은 태양보다 100 만 태양의 블랙홀 주변에서 100 배 더 작을 것이라고합니다.
이것은 주어진 공간 영역이 태양 대신 블랙홀을 공전하면 100 배 더 많은 행성에 안정적으로 들어갈 수 있음을 의미합니다. 그는 설명했다 :
“블랙홀의 중력이 너무 강하기 때문에 식물이 서로 아주 가까이있을 수 있습니다! 행성이 작은 장난감 핫 휠 자동차라면 대부분의 행성 시스템은 일반 고속도로처럼 배치됩니다 (주의 : 핫 휠을 좋아합니다). 각 차는 자체 차선을 유지하지만 차 사이의 거리보다 훨씬 작습니다. 블랙홀 주위에서 행성 시스템은 핫 휠 크기의 트랙으로 축소 될 수 있습니다. 우리의 행성 인 핫 휠 자동차는 전혀 변하지 않지만 훨씬 더 가깝게 유지하면서 안정적으로 유지할 수 있습니다. 그들은 손대지 않고 (안정적이지 않음) 서로 더 가깝습니다.”
이것이 시스템의 거주 가능 구역에 많은 행성을 배치 할 수있게하는 것입니다. Raymond는 지구의 언덕 반경을 기준으로 약 6 개의 지구 질량 행성이 태양 주위의 같은 영역 내에서 안정적인 궤도에 들어갈 수 있다고 추정합니다. 이것은 지구 질량의 행성들이 서로 대략 0.1 AU 간격을두고 안정적인 궤도를 유지할 수 있다는 사실에 근거합니다.
태양의 거주 가능 구역이 각각 0.3와 0.5 AU 떨어진 금성과 화성 거리와 대략 일치한다는 것을 감안할 때, 이는 0.8 AU의 작업 공간이 있음을 의미합니다. 그러나 태양 질량이 1 백만인 블랙홀 주변에서 가장 가까운 주변 행성은 1/1000에 불과할 수 있습니다.일 AU가 (0.001) 떨어져 있고 여전히 궤도가 안정적입니다.
수학을하면 약 550 개의 지구가 블랙홀과 9 개의 태양을 공전하는 같은 지역에 적합 할 수 있습니다. 이 전체 시나리오에는 한 가지 단점이 있는데, 이는 블랙홀이 현재 질량을 유지해야한다는 것입니다. 더 커지면 550 개 행성의 언덕 반지름이 점점 더 줄어들게됩니다.
언덕 반경이 지구 질량의 행성들과 같은 크기가 될 때까지 블랙홀은 그것들을 찢기 시작했습니다. 그러나 100 만 태양 질량에서 블랙홀은 거대한 행성 시스템을 편안하게 지원할 수 있습니다. 그는“우리의 백만 태양 흑홀을 통해 지구의 현재 반경에서 지구의 언덕 반경은 이미 지구의 실제 반경의 두 배 이상인 한도까지 내려 갔을 것”이라고 말했다.
마지막으로 Raymond는 그러한 시스템에 살면 어떤 영향이 있을지 고려합니다. 첫째, 궤도 거주 기간이 훨씬 빠르기 때문에 시스템의 거주 가능 구역 내 행성에서 1 년은 훨씬 짧습니다. 기본적으로 1 년은 거주 가능 구역의 안쪽 가장자리에있는 행성의 경우 약 1.6 일, 거주 가능 구역의 바깥 쪽 가장자리에있는 행성의 경우 4.6 일입니다.
또한 시스템의 모든 행성 표면에서 하늘이 훨씬 더 혼잡합니다! 너무 많은 행성들이 서로 가까운 궤도에 있기 때문에 서로 매우 가까이 지나갈 것입니다. 그것은 본질적으로 모든 개별 지구 표면에서 사람들이 며칠 동안 달을 보는 것처럼 주변 지구를 명확하게 볼 수 있음을 의미합니다. Raymond가 설명했듯이 :
“가까운 접근 (접합)에서 행성 사이의 거리는 지구-달 거리의 약 2 배입니다. 이 행성들은 모두 달보다 약 4 배 큰 지구 크기입니다. 이것은 각 행성의 가장 가까운 이웃이 하늘에서 보름달의 두 배 크기로 나타난다는 것을 의미합니다. 그리고 가장 가까운 이웃, 내부와 외부가 있습니다. 또한, 다음 가장 가까운 이웃은 두 배 더 멀리 떨어져 있기 때문에 그들은 여전히 보름달보다 큽니다. 그리고 결합하는 동안 보름달 크기의 절반 이상이되는 네 개의 행성이 더 있습니다.”
그는 또한 궤도 당 거의 한 번 연결이 일어날 것이라고 말하며, 이는 며칠마다 하늘을 가로 지르는 거대한 물체가 부족하지 않을 것임을 의미합니다. 물론 태양 자체도있을 것입니다. 어린 루크 스카이 워커가 사막에지는 두 개의 태양을보고있는 스타 워즈에서 그 장면을 기억하십니까? 글쎄, 그것은 더 멋진 방법을 제외하고는 조금 그런 것입니다!
Raymond의 계산에 따르면, 9 개의 태양은 3 시간마다 블랙홀 주위를 도는 궤도를 이룰 것입니다. 20 분마다이 태양들 중 하나가 블랙홀 뒤를지나 49 초 밖에 걸리지 않았습니다. 이 시점에서 블랙홀이 태양의 빛을 행성에 집중시키고 태양의 겉보기 모양을 왜곡시키는 중력 렌즈가 발생합니다.
이것이 어떻게 생겼는지 설명하기 위해 우주 엔진을 사용하여 Kerbal 및 기타 프로그램을위한 공간 그래픽을 개발하는 행성 모델러 인 @GregroxMun이 만든 애니메이션 (위 그림 참조)을 제공합니다.
그러한 시스템은 본질적으로 결코 발생하지 않을 수 있지만, 그러한 시스템이 물리적으로 가능하다는 것을 아는 것은 흥미 롭습니다. 누가 알 겠어요? 아마도 하나의 시스템에서 별과 행성을 견인하고 블랙홀 주위를 궤도에 놓을 수있는 충분히 진보 된 종은이 Ultimate Solar System을 형성 할 수 있습니다. SETI 연구원이 찾아야 할 것이 있을까요?
이 가상의 실습은“블랙홀과 행성”이라는 제목의 Raymond의 두 부분으로 이루어진 시리즈의 두 번째 편입니다. 첫 번째 "Black Hole Solar System"에서 Raymond는 시스템이 블랙홀-일 바이너리를 중심으로 궤도를 돌면 어떤 모습 일지 고려했습니다. 그가 지적했듯이 지구와 다른 태양계 행성에 대한 결과는 흥미로울 것입니다.
Raymond는 최근 The Million Earth Solar System을 제안하여 Ultimate Solar System을 확장했습니다. 그의 웹 사이트 PlanetPlanet.net에서 모두 확인하십시오.
