Tak lama setelah Einstein menerbitkan Teori Relativitas Umum pada tahun 1915, fisikawan mulai berspekulasi tentang keberadaan lubang hitam. Wilayah ruang-waktu ini yang tidak dapat dihindarkan oleh apa pun (bahkan cahaya) adalah apa yang terjadi secara alami pada akhir siklus hidup sebagian besar bintang masif. Sementara lubang hitam umumnya dianggap sebagai pemakan rakus, beberapa fisikawan bertanya-tanya apakah mereka juga dapat mendukung sistem planet mereka sendiri.
Melihat untuk menjawab pertanyaan ini, Dr. Sean Raymond - seorang fisikawan Amerika yang saat ini berada di Universitas Bourdeaux - menciptakan sistem planet hipotetis di mana sebuah lubang hitam terletak di tengah. Berdasarkan serangkaian perhitungan gravitasi, ia menentukan bahwa lubang hitam akan mampu menjaga sembilan Matahari individu di orbit yang stabil di sekitarnya, yang akan dapat mendukung 550 planet dalam zona layak huni.
Dia menamakan sistem hipotetis ini "The Black Hole Ultimate Solar System", yang terdiri dari lubang hitam non-berputar yang 1 juta kali lebih masif dari Matahari. Itu kira-kira seperempat massa Sagitarius A *, lubang hitam super-masif (SMBH) yang berada di pusat Galaksi Bima Sakti (yang berisi 4,31 juta Massa Matahari).
Seperti yang ditunjukkan Raymond, salah satu keuntungan langsung dari memiliki lubang hitam ini di pusat suatu sistem adalah dapat mendukung sejumlah besar Matahari. Demi sistemnya, Raymond memilih 9, berpikir dia menunjukkan bahwa banyak lagi yang bisa dipertahankan berkat pengaruh gravitasi semata dari lubang hitam pusat. Saat ia menulis di situs webnya:
“Mengingat betapa besarnya lubang hitam itu, satu cincin bisa menampung hingga 75 Matahari! Tetapi itu akan memindahkan zona layak huni ke luar cukup jauh dan saya tidak ingin sistem terlalu menyebar. Jadi saya akan menggunakan 9 Suns di atas ring, yang menggerakkan semuanya keluar dengan faktor 3. Mari kita meletakkan cincin di 0,5 AU, jauh di luar orbit melingkar stabil terdalam (sekitar 0,02 AU) tetapi jauh di dalam zona layak huni (dari sekitar 2,7 hingga 5,4 AU). "
Keuntungan utama lain dari memiliki lubang hitam di pusat suatu sistem adalah ia mengecilkan apa yang dikenal sebagai "radius Hill" (alias. Bukit bola, atau bola Roche). Ini pada dasarnya adalah wilayah di sekitar sebuah planet di mana gravitasinya dominan di atas bintang yang mengorbit, dan karenanya dapat menarik satelit. Menurut Raymond, jari-jari Hill sebuah planet akan 100 kali lebih kecil di sekitar lubang hitam berjuta matahari daripada di sekitar Matahari.
Ini berarti bahwa wilayah ruang tertentu dapat secara stabil muat planet 100 kali lebih banyak jika mereka mengorbit lubang hitam, bukan Matahari. Seperti yang dia jelaskan:
"Planet-planet bisa sangat dekat satu sama lain karena gravitasi black hole sangat kuat! Jika planet adalah mainan kecil mobil hot wheels, sebagian besar sistem planet ditata seperti jalan raya normal (catatan: Saya suka roda Hot). Setiap mobil tetap di jalurnya sendiri, tetapi mobil-mobil itu jauh lebih kecil daripada jarak di antara mereka. Di sekitar lubang hitam, sistem planet dapat menyusut hingga trek berukuran roda Panas. Mobil Roda Panas - planet kita - tidak berubah sama sekali, tetapi mereka dapat tetap stabil sambil lebih dekat bersama. Mereka tidak menyentuh (itu tidak akan stabil), mereka hanya lebih dekat bersama. "
Inilah yang memungkinkan banyak planet untuk ditempatkan dengan zona layak huni sistem. Berdasarkan jari-jari Hill di Bumi, Raymond memperkirakan bahwa sekitar enam planet bermassa Bumi dapat masuk ke orbit stabil di dalam zona yang sama di sekitar Matahari kita. Ini didasarkan pada fakta bahwa planet bermassa Bumi dapat berjarak sekitar 0,1 AU dari satu sama lain dan mempertahankan orbit yang stabil.
Mengingat bahwa zona layak huni Matahari secara kasar sesuai dengan jarak antara Venus dan Mars - yang masing-masing berjarak 0,3 dan 0,5 AU - ini berarti ada 0,8 AU ruang untuk bekerja. Namun, di sekitar lubang hitam dengan 1 juta Misa Matahari, planet tetangga terdekat bisa jadi hanya 1/1000th (0,001) dari AU jauhnya dan masih memiliki orbit yang stabil.
Melakukan perhitungan, ini berarti bahwa sekitar 550 Bumi dapat masuk dalam wilayah yang sama yang mengorbit lubang hitam dan sembilan Matahari. Ada satu kelemahan kecil untuk seluruh skenario ini, yaitu bahwa lubang hitam harus tetap pada massa saat ini. Jika itu menjadi lebih besar, itu akan menyebabkan jari-jari Hill dari 550 planetnya menyusut semakin jauh.
Begitu jari-jari Hill turun ke titik di mana ukurannya sama dengan planet-planet bermassa Bumi, lubang hitam akan mulai membelah mereka. Tetapi pada 1 juta massa Matahari, lubang hitam mampu mendukung sistem planet besar dengan nyaman. "Dengan lubang hitam jutaan Matahari kita, jari-jari Bukit Bumi (pada orbitnya saat ini) sudah akan turun hingga batasnya, hanya sedikit lebih dari dua kali radius Bumi yang sebenarnya," katanya.
Terakhir, Raymond mempertimbangkan implikasi yang akan dimiliki oleh sistem seperti itu. Untuk satu tahun di planet manapun di dalam zona layak huni sistem akan jauh lebih pendek, karena periode orbitnya akan jauh lebih cepat. Pada dasarnya, satu tahun akan berlangsung sekitar 1,6 hari untuk planet-planet di tepi bagian dalam zona layak huni dan 4,6 hari untuk planet-planet di tepi luar zona layak huni.
Selain itu, di permukaan planet mana pun dalam sistem, langit akan jauh lebih ramai! Dengan begitu banyak planet dalam orbit dekat bersama-sama, mereka akan lewat sangat dekat satu sama lain. Itu pada dasarnya berarti bahwa dari permukaan setiap Bumi individu, orang akan dapat melihat Bumi di dekatnya sejelas kita melihat Bulan pada beberapa hari. Seperti yang digambarkan oleh Raymond:
"Pada pendekatan terdekat (konjungsi) jarak antara planet adalah sekitar dua kali jarak Bumi-Bulan. Planet-planet ini semuanya berukuran Bumi, sekitar 4 kali lebih besar dari Bulan. Ini berarti pada saat bersamaan setiap tetangga terdekat planet muncul sekitar dua kali ukuran Bulan purnama di langit. Dan ada dua tetangga terdekat, yang dalam dan luar. Plus, tetangga terdekat berikutnya adalah dua kali lebih jauh sehingga mereka masih sebesar bulan purnama selama konjungsi. Dan empat planet lagi yang setidaknya setengah ukuran bulan purnama selama konjungsi. ”
Dia juga menunjukkan bahwa konjungsi akan terjadi hampir sekali per orbit, yang berarti bahwa setiap beberapa hari, tidak akan ada kekurangan benda raksasa yang melintasi langit. Dan tentu saja, akan ada Matahari sendiri. Ingat adegan di Star Wars di mana Luke Skywalker muda sedang menonton dua matahari terbenam di gurun? Yah, itu akan sedikit seperti itu, kecuali jauh lebih keren!
Menurut perhitungan Raymond, sembilan Suns akan menyelesaikan orbit di sekitar lubang hitam setiap tiga jam. Setiap dua puluh menit, salah satu dari Matahari ini akan lewat di belakang lubang hitam, hanya membutuhkan waktu 49 detik untuk melakukannya. Pada titik ini, pelensaan gravitasi akan terjadi, di mana lubang hitam akan memfokuskan cahaya Matahari ke arah planet dan mengubah bentuk nyata Matahari.
Untuk menggambarkan seperti apa ini nantinya, ia menyediakan animasi (ditunjukkan di atas) yang dibuat oleh @GregroxMun - pemodel planet yang mengembangkan grafik luar angkasa untuk Kerbal dan program lainnya - menggunakan Space Engine.
Walaupun sistem seperti itu mungkin tidak pernah terjadi di alam, menarik untuk mengetahui bahwa sistem seperti itu akan dimungkinkan secara fisik. Dan siapa yang tahu? Mungkin spesies yang cukup maju, dengan kemampuan untuk menarik bintang-bintang dan planet-planet dari satu sistem dan menempatkannya di orbit di sekitar lubang hitam, dapat membentuk Tata Surya Utama ini. Sesuatu untuk peneliti SETI yang harus diwaspadai, mungkin?
Latihan hipotetis ini adalah angsuran kedua dalam seri dua bagian oleh Raymond, berjudul "Lubang hitam dan planet". Dalam angsuran pertama, "The Black Hole Solar System", Raymond mempertimbangkan bagaimana jadinya jika sistem kami mengorbit di sekitar lubang hitam-biner Matahari. Seperti yang dia tunjukkan, konsekuensi bagi Bumi dan planet-planet Surya lainnya akan menarik, untuk sedikitnya!
Raymond juga baru-baru ini mengembangkan Tata Surya Utama dengan mengusulkan Tata Surya Bumi Sejuta Bumi. Lihat semuanya di situs webnya, PlanetPlanet.net.
