โดย Charles Q. Choi เผยแพร่มิถุนายน 12, 2018
ดาวเคราะห์เว็บตรงจํานวนมากที่อาจอยู่อาศัยได้ในทางทฤษฎีอาจมีอยู่ในวงโคจรที่มั่นคงรอบหลุมดํามวลยวดยิ่ง เช่น Gargantua ที่สวมบทบาทจากภาพยนตร์เรื่อง “Interstellar” ในปี 2014 (เครดิตภาพ: พาราเมาท์ พิคเจอร์ส)หลุมดําอาจมีดาวเคราะห์ 1 ล้านดวงโคจรรอบใกล้ๆ ซึ่งอาจสามารถค้ําจุนชีวิตได้อย่างที่เราทราบกันดีนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์แนะนํา
เนื่องจากมีชีวิตแทบทุกที่ที่มีน้ําเหลวบนโลกนักดาราศาสตร์มักตัดสินว่าโลกอาจอยู่อาศัยได้หากมันโคจร
ภายในเขตที่น้ําเหลวสามารถอยู่รอดได้บนพื้นผิวของมัน “โซนที่อยู่อาศัย” ของดวงอาทิตย์ของเราโฮสต์ดาวเคราะห์ดวงเดียว (โลก) แต่เรื่องราวอาจแตกต่างจากดาวฤกษ์ดวงอื่น ตัวอย่างเช่นระบบ TRAPPIST-1 มีดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกสามดวงภายในเขตที่อยู่อาศัยได้ฌอนเรย์มอนด์นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่หอดูดาวบอร์โดซ์ในฝรั่งเศสค้นคว้าว่าระบบดาวเคราะห์ก่อตัวและพัฒนาอย่างไร ในฐานะที่เป็นส่วนหนึ่งของคอลัมน์ที่เรย์มอนด์เขียนว่า “การสร้างระบบสุริยะขั้นสูงสุด” เขาจึงออกเดินทางเพื่อดูว่ามีดาวเคราะห์กี่ดวงที่สามารถโคจรรอบหลุมดําได้ [หลุมดําที่แปลกประหลาดที่สุดในอวกาศ]
”ฉันคิดว่าเราสามารถเรียนรู้จากสุดขั้ว … โดยพื้นฐานแล้วพวกมันเป็นขอบเขตของกล่องที่เรากําลังค้นหา” เรย์มอนด์บอกกับ Space.com “ระบบนี้เป็นหนึ่งในระบบสุดโต่ง — ระบบที่อัดแน่นที่สุดเท่าที่คุณจะจินตนาการได้ มันเป็นการผสมผสานระหว่างจินตนาการและวิทยาศาสตร์ที่สนุกสนาน”
ปัจจุบันมีหลุมดําสองประเภทที่นักวิทยาศาสตร์รู้ดีที่สุดเรย์มอนด์กล่าว หลุมดํามวลดาวฤกษ์มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์สองสามดวงและก่อตัวขึ้นเมื่อดาวยักษ์ตายและพังทลายลงมาในตัวเอง หลุมดํามวลยวดยิ่งมีมวลหลายล้านถึงพันล้านเท่าของดวงอาทิตย์และคิดว่ามีอยู่ในหัวใจของกาแลคซีขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ถ้าไม่ใช่ทั้งหมด (หลุมดําชั้นสามที่มีมวลปานกลางเป็นที่เข้าใจได้ไม่ดี)
หลุมดํามีขนาดกะทัดรัดมาก หลุมดําที่มีมวลของดวงอาทิตย์จะมีความกว้างเพียง 6 กิโลเมตรเท่านั้น ในการเปรียบเทียบราศีธนู A * หลุมดํามวลยวดยิ่งที่คิดว่าจะแฝงตัวอยู่ที่ใจกลางทางช้างเผือกมีมวลประมาณ 4 ล้านดวงอาทิตย์และเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 14.7 ล้านไมล์ (23.6 ล้านกม.) หรือมากกว่า 40 เปอร์เซ็นต์ของวงโคจรของดาวพุธรอบดวงอาทิตย์
แผนภาพของระบบสุริยะหลุมดําดวงอาทิตย์สมมุติฐาน (เครดิตภาพ: ฌอน เรย์มอนด์)
เกิดอะไรขึ้นถ้าดวงอาทิตย์มีสหายหลุมดํา?
คําถามทั่วไปในชั้นเรียนฟิสิกส์คือการจินตนาการว่าอะไรจะเปลี่ยนไปหากดวงอาทิตย์ถูกแทนที่ด้วยหลุมดําที่มีมวลเท่ากันเรย์มอนด์กล่าว คําตอบคือไม่มีอะไรเปลี่ยนแปลงเกี่ยวกับวงโคจรของดาวเคราะห์ – หากหลุมดํามีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์วงโคจรจะยังคงเหมือนเดิม (เห็นได้ชัดว่าชีวิตบนโลกจะต้องทนทุกข์ทรมานจากการขาดแสงและความร้อนในสถานการณ์เช่นนี้เรย์มอนด์กล่าวเสริม)
หากดวงอาทิตย์มีสหายหลุมดําที่มีมวลเท่ากันโคจรอยู่ใกล้ ๆ – ที่พูดหนึ่งในสิบของหน่วยดาราศาสตร์
(AU) – วงโคจรของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะจะไม่เปลี่ยนแปลงมากนักเรย์มอนด์ตั้งข้อสังเกต (หนึ่ง AU คือระยะทางโลกและดวงอาทิตย์ – ประมาณ 93 ล้านไมล์หรือ 150 ล้านกม.)ถึงกระนั้นสมมติว่าดาวเคราะห์เหล่านี้รักษาระยะห่างจากดวงอาทิตย์เช่นเดียวกับที่ทําอยู่ตอนนี้แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และคู่หูของหลุมดําจะทําให้โลกเหล่านี้โคจรของพวกเขาสมบูรณ์เร็วขึ้นเล็กน้อยโดยปีของโลกลดลงจาก 365 วันเป็น 258 วันเขากล่าว
ในสถานการณ์ข้างต้นดวงอาทิตย์และหลุมดําจะโคจรรอบกันทุก ๆ 2.9 วัน ซึ่งหมายความว่าปริมาณพลังงานที่โลกจะได้รับจากดวงอาทิตย์จะผันผวนระหว่าง 90 เปอร์เซ็นต์ถึง 110 เปอร์เซ็นต์ของค่าเฉลี่ยเนื่องจากดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปไกลจากหรือใกล้กับโลกมากขึ้น
”นั่นเหมือนกับการตีกลับระหว่างนิวยอร์กและไมอามีและกลับมาทุกๆ 2.9 วัน” เรย์มอนด์กล่าว [แบบทดสอบหลุมดํา: คุณรู้จักการสร้างสรรค์ที่แปลกประหลาดที่สุดของธรรมชาติดีแค่ไหน?]
ดาวเคราะห์ที่มีลักษณะคล้ายโลกมากกว่า 500 ดวงสามารถวงกลมหลุมดํามวลพลังงานแสงอาทิตย์หนึ่งล้านดวงเนื่องจากการวางตําแหน่งดาวฤกษ์โดยบังเอิญตามคํากล่าวของฌอนเรย์มอนด์นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ (เครดิตภาพ: ฌอน เรย์มอนด์)เกิดอะไรขึ้นถ้าหลุมดํามวลยวดยิ่งมีวงแหวนของดาวเคราะห์?
นอกเหนือจากการจินตนาการถึงชีวิตรอบหลุมดํามวลดาวฤกษ์แล้วเรย์มอนด์ยังคํานวณจํานวนดาวเคราะห์ที่อาจอยู่อาศัยได้ซึ่งอาจพอดีกับหลุมดํามวลยวดยิ่ง 1 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ “นั่นเกือบจะใหญ่พอๆ กับทางช้างเผือก” เขากล่าว มันจะเป็นเพียงเกี่ยวกับเส้นผ่าศูนย์กลางของดวงอาทิตย์เขาเพิ่มเว็บตรง
