Tidak lama selepas Einstein menerbitkan Teori Relativitas Umumnya pada tahun 1915, ahli fizik mula membuat spekulasi tentang adanya lubang hitam. Kawasan ruang-waktu ini dari mana tidak ada (bahkan cahaya) yang dapat melarikan diri adalah kawasan yang berlaku secara semula jadi pada akhir kitaran hidup bintang-bintang yang paling besar. Walaupun lubang hitam umumnya dianggap sebagai pemakan rakus, beberapa ahli fizik bertanya-tanya apakah mereka juga dapat menyokong sistem planet mereka sendiri.
Dr Sean Raymond - seorang ahli fizik Amerika yang kini berada di University of Bourdeaux - mencipta sistem planet hipotetis di mana lubang hitam terletak di tengahnya. Berdasarkan serangkaian perhitungan graviti, dia menentukan bahawa lubang hitam akan mampu menahan sembilan Matahari individu di orbit stabil di sekitarnya, yang akan dapat mendukung 550 planet dalam zon yang dapat dihuni.
Dia menamakan sistem hipotetis ini sebagai "Sistem Suria Ultimate Lubang Hitam", yang terdiri dari lubang hitam yang tidak berputar yang 1 juta kali lebih besar daripada Matahari. Itu kira-kira satu perempat jisim Sagittarius A *, lubang hitam super-besar (SMBH) yang berada di pusat Galaksi Bima Sakti (yang mengandungi 4.31 juta Massa Suria).
Seperti yang ditunjukkan oleh Raymond, salah satu kelebihan langsung dari adanya lubang hitam ini di tengah sistem ialah ia dapat menyokong sebilangan besar Matahari. Demi sistemnya, Raymond memilih 9, yang menurutnya menunjukkan bahwa masih banyak lagi yang dapat dikekalkan berkat pengaruh gravitasi lubang hitam pusat. Seperti yang ditulisnya di laman webnya:
"Mengingat betapa besarnya lubang hitam, satu cincin dapat menampung hingga 75 Matahari! Tetapi itu akan menggerakkan zon yang dapat dihuni ke luar agak jauh dan saya tidak mahu sistem terlalu tersebar. Oleh itu, saya akan menggunakan 9 Matahari di gelang, yang menggerakkan semuanya dengan faktor 3. Mari letakkan cincin pada 0,5 AU, jauh di luar orbit bulat stabil paling dalam (sekitar 0,02 AU) tetapi berada di dalam zon yang boleh dihuni (dari sekitar 2.7 hingga 5.4 AU). "
Kelebihan utama lain dari memiliki lubang hitam di tengah sistem adalah bahawa ia mengecilkan apa yang dikenal sebagai "Bukit jejari" (alias. Bukit sfera, atau bola Roche). Ini pada dasarnya adalah wilayah di sekitar planet di mana gravitinya dominan daripada bintang yang mengorbitnya, dan oleh itu dapat menarik satelit. Menurut Raymond, radius Hill planet akan 100 kali lebih kecil di sekitar lubang hitam berjuta-juta matahari daripada di sekitar Matahari.
Ini bermaksud bahawa kawasan ruang tertentu boleh memuat 100 kali lebih banyak planet jika mereka mengorbit lubang hitam dan bukannya Matahari. Seperti yang dijelaskannya:
"Planet sangat dekat satu sama lain kerana graviti lubang hitamnya sangat kuat! Sekiranya planet adalah kereta roda panas mainan kecil, kebanyakan sistem planet dibentangkan seperti lebuh raya biasa (nota sampingan: Saya suka roda panas). Setiap kereta tetap di lorong sendiri, tetapi kereta jauh lebih kecil daripada jarak di antara mereka. Di sekitar lubang hitam, sistem planet dapat menyusut ke trek berukuran roda panas. Kereta roda panas - planet kita - sama sekali tidak berubah, tetapi ia tetap stabil semasa berada lebih dekat bersama. Mereka tidak menyentuh (itu tidak stabil), mereka hanya lebih dekat bersama. "
Inilah yang memungkinkan banyak planet ditempatkan dengan zon yang dapat dihuni sistem. Berdasarkan radius Bumi di Bumi, Raymond menganggarkan bahawa kira-kira enam planet berjisim Bumi dapat masuk ke orbit stabil di zon yang sama di sekitar Matahari kita. Ini berdasarkan fakta bahawa planet massa Bumi dapat dijarakkan kira-kira 0,1 AU antara satu sama lain dan mengekalkan orbit yang stabil.
Memandangkan zon yang dapat dihuni Matahari hampir sama dengan jarak antara Venus dan Mars - yang masing-masing berjarak 0,3 dan 0,5 AU - ini bermakna ada 0,8 AU ruang untuk bekerja. Walau bagaimanapun, di sekitar lubang hitam dengan 1 juta Massa Suria, planet yang paling dekat adalah hanya 1/1000ika (0.001) jarak AU dan masih mempunyai orbit yang stabil.
Dengan melakukan matematik, ini bermakna kira-kira 550 Bumi dapat masuk di wilayah yang sama mengorbit lubang hitam dan sembilan Matahari. Terdapat satu kelemahan kecil untuk keseluruhan senario ini, iaitu bahawa lubang hitam harus tetap berada pada tahap semasa. Sekiranya ia menjadi lebih besar, ia akan menyebabkan jejari Bukit dari 550 planetnya menyusut semakin jauh.
Setelah jejari Bukit turun ke titik di mana ukurannya sama dengan mana-mana planet massa Bumi, lubang hitam akan mula merobeknya. Tetapi pada 1 juta jisim Suria, lubang hitam mampu menyokong sistem planet besar dengan selesa. "Dengan lubang hitam berjuta-juta Matahari, radius Bukit Bumi (di orbitnya sekarang) sudah pasti mencapai batas, sedikit lebih dari dua kali radius Bumi yang sebenarnya," katanya.
Terakhir, Raymond mempertimbangkan implikasi yang akan ada dalam sistem sedemikian. Untuk satu, setahun di mana-mana planet dalam zon yang dapat dihuni sistem akan menjadi lebih pendek, kerana fakta bahawa tempoh orbitnya akan lebih cepat. Pada asasnya, setahun akan berlangsung kira-kira 1.6 hari untuk planet di pinggir dalam zon yang boleh dihuni dan 4.6 hari untuk planet di pinggir luar zon yang boleh dihuni.
Sebagai tambahan, di permukaan mana-mana planet dalam sistem, langit akan menjadi lebih sesak! Dengan begitu banyak planet berada di orbit berdekatan, mereka akan saling melintas sangat dekat. Ini pada dasarnya bermaksud bahawa dari permukaan Bumi mana pun, manusia akan dapat melihat Bumi yang berdekatan dengan yang jelas seperti yang kita lihat Bulan pada beberapa hari. Seperti yang digambarkan oleh Raymond:
“Pada pendekatan terdekat (hubungan) jarak antara planet adalah sekitar dua kali jarak Bumi-Bulan. Planet-planet ini berukuran Bumi, kira-kira 4 kali lebih besar daripada Bulan. Ini bermaksud bahawa secara bersamaan setiap tetangga terdekat planet muncul sekitar dua kali ukuran Bulan purnama di langit. Dan ada dua jiran terdekat, yang dalam dan luar. Selain itu, jiran terdekat seterusnya adalah dua kali lebih jauh sehingga mereka masih sebesar Bulan Purnama semasa bersama. Dan empat lagi planet yang berukuran sekurang-kurangnya separuh bulan purnama semasa bersamaan. "
Dia juga menunjukkan bahawa konjungsi akan terjadi hampir sekali per orbit, yang berarti bahwa setiap beberapa hari, tidak akan ada kekurangan objek raksasa yang melintasi langit. Dan tentu saja, akan ada Matahari sendiri. Ingat kembali adegan di Star Wars di mana seorang pemuda Luke Skywalker sedang menyaksikan dua matahari terbenam di padang pasir? Baiklah, sedikit seperti itu, kecuali cara yang lebih sejuk!
Menurut perhitungan Raymond, sembilan Matahari akan melengkapkan orbit di sekitar lubang hitam setiap tiga jam. Setiap dua puluh minit, salah satu Matahari ini akan melewati lubang hitam, hanya memerlukan 49 saat untuk melakukannya. Pada titik ini, lensa graviti akan berlaku, di mana lubang hitam akan memusatkan cahaya Matahari ke arah planet ini dan memutarbelitkan bentuk Matahari yang jelas.
Untuk menggambarkan seperti apa ini, dia menyediakan animasi (ditunjukkan di atas) yang dibuat oleh @GregroxMun - pemodel planet yang mengembangkan grafik ruang untuk Kerbal dan program lain - menggunakan Space Engine.
Walaupun sistem seperti ini tidak pernah berlaku di alam, adalah menarik untuk mengetahui bahawa sistem seperti itu mungkin secara fizikal. Dan siapa yang tahu? Mungkin spesies yang cukup maju, dengan kemampuan untuk menarik bintang dan planet dari satu sistem dan meletakkannya di orbit di sekitar lubang hitam, dapat membentuk Sistem Suria Ultimate ini. Sesuatu yang mesti diperhatikan oleh penyelidik SETI, mungkin?
Latihan hipotetis ini merupakan ansuran kedua dalam siri dua bahagian oleh Raymond, yang berjudul "Lubang hitam dan planet". Dalam ansuran pertama, "Sistem Suria Lubang Hitam", Raymond mempertimbangkan bagaimana rasanya jika sistem kita mengitari lubang hitam-binari Matahari. Seperti yang dia nyatakan, akibatnya bagi Bumi dan planet Suria yang lain akan menarik, paling tidak!
Raymond juga baru-baru ini mengembangkan Sistem Suria Ultimate dengan mencadangkan Sistem Suria Bumi Million. Lihat semuanya di laman webnya, PlanetPlanet.net.
