چند سیارۀ قابل سکونت در اطراف یک سیاهچاله وجود دارد؟

بیگ بنگ: به گفته اخترشناسان، یک سیاهچاله می تواند ۱ میلیون سیاره در اطراف خود داشته باشد که به طور بالقوه قابل حیات باشند. از آنجا که حیات عملا به دلیل وجود  آب مایع بر روی زمین به وجود آمده، منجمان اغلب جهان‌های دیگری را که در آنها نیز آب مایع بر روی سطح سیاره وجود داشته باشد، به صورت بالقوه بعنوان  قابل سکونت در نظر می‌گیرند.

black holeبه گزارش بیگ بنگ، منطقه “قابل سکونت” خورشید ما تنها از یک سیاره (زمین) میزبانی می‌کند، اما داستان این ستاره‌ها می‌تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال، سیستم تراپیست-۱ دارای سه سیاره به اندازۀ زمین است که در داخل منطقۀ قابل سکونت آن جای گرفته‌اند. “شان رایموند”، یکی از اخترشناسان رصدخانه بوردو فرانسه، به بررسی نحوه شکل‌گیری و تکامل منظومه‌های سیاره‌ای می‌پردازد. ریموند در این خصوص می‌گوید “که با شبیه‌سازی منظومه شمسی نهایی”، تصمیم گرفته تا ببیند که چگونه بسیاری از سیارات می‌توانند در دور یک سیاهچاله وجود داشته باشند.

ریموند در این خصوص گفت:«من فکر می‌کنم ما می‌توانیم از این نقاط دور چیزهایی را ​​یاد بگیریم. آنها اساسا مرزهایی هستند که در آن ما به جستجوی حیات خواهیم گشت.» این سیستم یک سیستم افراطی با  بسته‌بندی قابل تصور است و یک ترکیب جالب و در هم آمیخته از تخیل و علم می‌باشد. ریموند گفت، در حال حاضر دو نوع سیاهچاله وجود دارد که دانشمندان اطلاعات بیشتری در موردشان دارند. سیاه‌چاله‌های شبه ستاره‌ای که از لحاظ جرم برابر با چندین خورشید هستند و زمانی شکل می‌گیرند که ستارگان غول پیکر می‌میرند و در خود رمبش می‌کنند. و نوع بعدی سیاه‌چاله‌های بسیار عظیم که جرم آنها میلیاردها برابر جرم خورشید است و تصور می‌شود که در قلب بسیاری از کهکشان‌های بزرگ و نه همه آنها وجود داشته باشند. (طبقه سوم از، سیاه‌چاله‌هایی با جرم متوسط، به خوبی درک نشده‌اند.)

سیاهچاله‌ها فوق‌العاده جمع و جور هستند. یک سیاهچاله با جرم خورشید دارای عرضی در حدود ۶ کیلومتر است. در مقایسه سیاهچاله کمان A، سیاهچاله غول‌پیکری که تصور می‌شود در قلب راه شیری جای گرفته که جرمی حدود ۴ میلیون برابر خورشید و قطری حدود ۲۳٫۶ میلیون کیلومتر دارد، می‌توان گفت که به لحاظ جرمی، ۴۰ درصد بزرگتر از  مدار سیاره عطارد در اطراف خورشید می‌باشد.

اما سوال این است: چه می‌شود اگر خورشید نیز یک سیاهچاله داشته باشد؟

ریموند می‌گوید: یک سوال رایج در کلاس‌های فیزیک این است که تصور کنید چه تغییری به وجود خواهد آمد اگر خورشید با  یک سیاهچاله دارای جرم مشابه جایگزین شود. پاسخ این است که هیچ چیز در مدار سیارات تغییر نخواهد کرد و  اگر سیاهچاله، جرمی مشابه خورشید داشته باشد، مدار آن باقی خواهد ماند. ریموند افزود: لکن در چنین سناریویی زندگی در زمین به صورت محسوسی از عدم وجود نور و گرما رنج خواهد برد.

sun black hole solar system.اگر خورشید دارای یک سیاهچاله با جرم مشابه یعنی جرمی برابر با حدود یک دهم واحد نجومی(AU) برخوردار باشد که در نزدیکی آن چرخش کند، مدار سیارات منظومه شمسی تغییر زیادی نخواهد کرد. (فاصله زمین و خورشید برابر با  یک واحد نجومی یعنی حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتر می باشد). با این حال، فرض بر این است که این سیارات در آن زمان نیز همین فاصلۀ فعلی را از خورشید حفظ خواهند کرد؛ لذا کشش گرانشی خورشید و سیاهچالۀ آن باعث می‌شود که این سیارات مدارهای خود را سریع‌تر بپیمایند، و سال زمین از ۳۶۵ روز به ۲۵۸ روز کاهش خواهد یافت.

در سناریوی فوق، خورشید و سیاهچاله هر ۲٫۹ روز یک بار مدار یکدیگر را تکمیل می‌کنند. این بدان معنی است که مقدار انرژی که زمین از خورشید دریافت می‌کند با دور یا نزدیک شدن خورشید به زمین در بازه ی ۹۰ تا ۱۱۰ درصد نوسان خواهد داشت. ریموند خاطرنشان کرد: «این روند درست همانند طی نمودن فاصله بین نیویورک و میامی و بازگشت از میامی در طی ۲٫۹ روز است.»

اگر سیاهچاله غول‌آسا دارای یک حلقه از سیاره‌ها به دور خود باشد چه اتفاقی خواهد افتاد؟

ریموند علاوه بر تصور حیات در اطراف یک سیاهچاله با جرم ستاره‌ای، به بررسی این موضوع پرداخته که چگونه بسیاری از سیارات قابل سکونت ممکن است در اطراف یک سیاهچاله غول‌پیکر که دارای جرمی معادل ۱ میلیون برابر جرم خورشید است، شکل  بگیرند. او گفت: «این جرم تقریبا برابر با اندازۀ سیاهچاله مرکزی راه شیری است.  در اطراف خورشید، مدارهایی که سیارات در درون آن حرکت می‌کنند، تا زمانی که کشش گرانشیشان، آنها را از خورشید دور کند می‌توانند به یکدیگر نزدیک شوند. ریموند خاطر نشان کرد که حدود شش سیاره همانند زمین می‌تواند در مدارهای ثبات درون منطقه قابل سکونت خورشیدی قرار بگیرد.

Earth like planetsدر مقابل، کشش گرانشی سیاهچاله بسیار عظیم، بسیار قوی خواهد بود و، به اندازه ای زیاد است که به راحتی می‌تواند سیارات مذکور  را در خود غرق کند. لذا ریموند به این نتیجه رسید که اگر خورشید با سیاهچاله ای که دارای جرمی چندین برابر منظومه شمسی است جایگزین شود، ۵۵۰ سیاره با جرمی برابر زمین می‌توانند در مدارهای ثابت خود و در ناحیه قابل سکونتش قرار بگیرند. گرانش سیاهچاله غول‌پیکر قویتر از هر سیاره نزدیک به سیاهچاله است. لذا منطقه قابل سکونت گسترده‌ای را برای سیارات به وجود خواهد آورد، اگر چه این سیارات به اندازه‌ای به هم نزدیک نیستند که یکدیگر را در هم شکنند.

یکی از راهای ایجاد یک منطقه قابل سکونت در اطراف یک سیاهچاله بسیار عظیم، قرار دادن ستاره‌هایی بین آن و سیارات است. ریموند در این خصوص می‌گوید: یک حلقه متشکل از ۹ ستارۀ شبه خورشیدی با فاصله ۰٫۵ واحد نجومی از  یک سیاهچاله که دارای جرمی برابر با میلیون‌ها برابر خورشید است، سبب می‌شود که هر یک از ۵۵۰ سیاره شبه زمین در این سناریو به طور بالقوه قابل سکونت باشند.

ریموند خاطرنشان کرد: «زندگی در چنین سیاراتی بسیار جالب خواهد بود. چرا که تنها چند روز طول می‌کشد تا مدار اطراف سیاهچاله تکمیل شود یعنی این بازه در حدود ۱٫۶ روز در لبه درونی منطقه قابل سکونت و ۴٫۶ روز در لبه بیرونی طول می‌کشد. ریموند خاطر نشان کرد: «در نزدیکترین مسیر بین دو سیاره فاصلۀ بین این جهان‌ها حدود دو برابر فاصله زمین تا ماه است.» در واقع در مقارنه، نزدیکترین همسایۀ  یک سیاره در حدود دو برابر اندازه ماه کامل در آسمان ظاهر خواهد شد.

ریموند گفت، همسایۀ بعدی، تنها دو برابر دورتر خواهد بود، و به نظر می رسد در طول مقارنه به انداه ماه کامل به نظر بیاید. او افزود که چهار سیاره دیگر در طول مقارنه،  حداقل دارای اندازۀ نصف ماه کامل خواهند بود. او گفت: «مقارنه‌ها بسیار به ندرت و حدود یک بار در هر مدار اتفاق می افتد، بنابراین اگر در چنین سیاره‌ای زندگی کنید  هر چند روز یک بار شاهد عبور مجموعه‌ای از سیارات غول‌پیکر در آسمان خواهید بود.

ریموند گفت:« “۹ ستاره شبه خورشید” نیز در این آسمان به چشم خواهند خورد. که هر یک از آنها مدار اطراف سیاهچاله را هر ۳ ساعت تکمیل می‌کنند. این بدان معناست که هر ۲۰ دقیقه، یکی از خورشیدها از پشت سیاهچاله عبور می‌کند. هنگامی که یک خورشید از  پشت سیاهچاله عبور می‌کند، گرانش سیاهچاله نور آن را منحرف می‌کند و می‌تواند مانند یک لنز عمل کند. این فرایند نور خورشید را به سمت سیاره متمرکز خواهد کرد. و شکل خورشید را به شکل یک حلقه با نوری فوق‌العاده ملایم تبدیل خواهد کرد. علاوه بر این، نور ستاره می‌تواند توسط گرانش سیاه چاله گسترش یابد. ستاره‌های نزدیک به سیاهچاله به نظر قرمزتر خواهند آمد و آنهایی که از سیاهچاله دورتر هستند، سیاه‌تر دیده می‌شوند.»

یک میلیون سیاره در اطراف سیاهچاله

در سناریوی پیشین، هر سیاره در اطراف سیاهچاله غول آسا در مدار خود تنها بود. لذا ریموند به مدل‌سازی این موضوع پرداخت که چه اتفاقی خواهد افتاد اگر چندین سیاره مدار خود را در اطراف یک سیاهچاله با میلیون‌ها خورشید به اشتراک بگذارند. قبلا، ریموند محاسبه کرده بود که ۴۲ سیاره با جرم زمین می‌توانند در یک حلقۀ ۱ واحد نجومی خورشیدی گردش کنند.

ریموند برای داشتن یک حلقه پایدار از سیارات، بدین امر اشاره کرد که سیارات موجود در یک حلقه باید دارای جرم تقریبا برابری باشند. همچنین باید حداقل هفت سیاره در چنین حلقه‌ای وجود داشته باشد و آنها باید در امتداد مدار دایره‌ای دارای فاصله مساوی باشند. ریموند، با توجه به یک سیاهچاله میلیون خورشیدی که دارای مداری با ۹ ستاره مانند خورشید است، محاسبه نمود که یک ملیون سیاره با جرم زمین، می‌توانند در مناطق قابل سکونت موجود در ۴۰۰ حلقه جای گیرند و هر کدام از این ۴۰۰ حلقه می‌توانند ۲۵۰۰ سیاره را در فاصله‌ای برابر زمین تا ماه در خود جای دهند.

million Earth massدر این سناریو، سیاره‌ها برای تکمیل مدار، در هر جایی از ۱٫۶ تا ۴٫۶ روز جای می‌گیرند. ریموند به جای قرار دادن نه ستاره مانند خورشید بین سیاهچاله و سیاره، ۳۶ ستاره مانند خورشید را در یک حلقه ۶ واحد نجومی گسترده قرار دارد. و گفت، در این سناریو، «هر سیاره از تمام جهات در نور خورشید غوطه‌ور است و هیچ شبی وجود ندارد.” “این مثال درست مانند سیاره همیشه در روز “آسموف کاگاش” است.»

ریموند در پایان سخنانش افزود: «شما هرگز در این سیستم‌ها احساس تنهایی نخواهید کرد چرا که دیگر سیارات در آسمان به چشم خواهند خورد. سیارات همسایه حدود ۱۰ برابر نزدیکتر از ماه به زمین هستند، به این معنی که آنها در حدود ۴۰ برابر بزرگتر از ماه کامل می‌باشند.» این درست مانند یک لپ تاپ است که در بین بازوهای شما جای گرفته باشد.

در سناریوی دوم، این سیارات که بسیار نزدیک به سیاهچاله هستند، مدار خود را در حدود ۹ ساعت به پایان می رسانند. این بدان معنی است که آنها با سرعت‌های فوق‌العاده‌ای – حدود ۱۰ درصد سرعت نور – گردش خواهند داشت. ریموند در این خصوص می‌گوید، بر اساس نظریه اینشتین دربارۀ نسبیت خاص، به نظر می رسد زمان برای سیاره نزدیک‌تر که به سرعت نور نزدیک می شود کندتر می گذرد، بنابراین “دو نوزاد که در یک لحظه در حلقه‌های متفاوتی متولد شده‌اند دارای سرعت‌هایی هستند که اندکی با هم متفاوت می‌باشد.» در واقع نوزاد در حلقه داخلی کمی آرام‌تر حرکت می‌کند.

ریموند گفت، تفاوت در سرعت بین حلقه ها به اندازه ای زیاد خواهد بود که به احتمال زیاد باعث می‌شود که حرکت یک سفینه فضایی از یک حلقه به دیگری با هر کدام از تکنولوژی‌های فعلی غیر ممکن باشد. با این حال، هر جهان حلقه خود را با هزاران حلقه ی دیگر به اشتراک گذاشته، و لذا تفاوت سرعت نسبی بین سیارات همسایه تقریبا صفر است. در واقع “یک آسانسور فضایی می‌تواند سیارات را به هم متصل کند.

اگر هر یک از جفت سیاره‌های همسایه در امتداد یک حلقه خاص به هم متصل شده باشند، آن را به یک رینگ ورد (جهان مدور)، تبدیل خواهند کرد که همانند ساختار غول پیکر بیگانه در حماسه علمی تخیلی لری نیوان خواهد بود. “تفاوت بین این ساختار و رینگ ورد کتاب لری نیوان این است که در این مورد هیچ سطح قابل حیاتی در بین سیارات وجود نخواهد داشت.

اما سوالی که پیش می آید این است که چنین سیستم‌های متشکل از میلیون‌ها سیاره ای ممکن است از کجا به وجود آیند؟ ریموند در این خصوص می‌گوید: «من می‌توانم بیگانگان فوق‌العاده پیشرفته‌ای را تصور کنم که سیستمی مانند منظومه شمسی را بعنوان یک اثر هنری کیهانی، مانند ساخت نوعی آسمان خراش یا توده یخ‌های شناور نقاشی شده بسازند. اگر این موضوع را باور نمی‌کنید به این امر بیاندیشید که وجود ما در مقیاس کیهانی چقدر خیالی به نظر می آید.»

ریموند گفت: «شاید بیگانگان این نوع سیستم را بعنوان یک باغ وحش ایجاد کنند.  آنها می‌توانند در این عرصۀ گسترده طیف متوعی از گرم‌ترین تا سردترین شرایط آب و هوایی را داشته باشند و این سیارات را با انواع موجوداتی که از سراسر جهان جمع آوری نموده‌اند پر کنند. البته آنها باید مراقب باشند که ترکیبات اشتباهی از انواع موجودات فضایی را در یک حلقه از سیاره‌ها قرار ندهند، زیرا این کار عاقبت خوبی نخواهد داشت.»

در کل، “در نظر گرفتن این موضوع که تمام این سیستم‌های سیاره‌ای ممکن است در خارج از عرصه ی دید ما وجود داشته باشند مفید است. “برخی از اکتشافات ممکن است با” رفتن به اینگونه فضاها “و مشاهده ی تصورات احتمالی‌ای که بسیار دور از حقیقت به نظر می‌رسند ممکن باشد. این سیستم‌ها ترکیبی از داستان‌های علمی تخیلی و حقیقت هستند. ریموند در پایان سخنان خود بیان کرد: «اصلی‌ترین چیزی که من می‌خواهم این است که سعی کنیم محدودیت‌های تفکری خود را کنار بگذاریم.»

ترجمه: سهیلا دوست پژوه/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com

(12 نفر , میانگین : 4٫83 از 5)
لینک کوتاه مقاله : https://bigbangpage.com/?p=76812
تحریریه‌ی بیگ بنگ

تحریریه‌ی بیگ بنگ

وب سایت بیگ بنگ یک سایت علمی، تحقیقاتی میباشد که توسط تعدادی از علاقمندان به علم و دانش اداره می شود. این سایت از اواخر سال 1391 تاکنون به فعالیت خود در این حوزه ادامه داده است.

شما ممکن است این را هم بپسندید

۲ پاسخ‌ها

  1. ماکان گفت:

    ممنون بسیار زیبا و شگفت انگیز بود.
    در این نظریه ها مرز تخیل و حقیقت ناپدید میشه و واقعن ادم تو فکر فرو میره که عجیب و غریب ترین چیزها میتونه خیلی ملموس تر و یه رویداد عادی تو کیهان ما باشه.
    این خودآگاهی ماست که اینجا میتونه به عنوان خالق عمل کنه و ذهن خودش شگفت انگیزترین و سحرانگیزترین وقایع رو در جهان تعریف کنه.
    ما نمیتونیم خیلی چیزها و مفاهیم رو تفکر کنیم…. اما میتونیم تصورشون کنیم.
    مرسی از تیم خوب بیگ بنگ.
    یاعلی موفق باشید.

  2. Davod گفت:

    (Interstellar) ادم باورس نمیشه سیاهچلاله بتونه سیاره ی دارای اب مایع و جو و اکسیژن داشته باشه ولی مثل اینکه حقیقته!!!!!!! کمربندهای سیاره ای!!!!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.