Poco después de que Einstein publicara su Teoría de la relatividad general en 1915, los físicos comenzaron a especular sobre la existencia de agujeros negros. Estas regiones del espacio-tiempo de las cuales nada (ni siquiera la luz) puede escapar son las que ocurren naturalmente al final del ciclo de vida de la mayoría de las estrellas masivas. Si bien se cree que los agujeros negros son comedores voraces, algunos físicos se han preguntado si también podrían soportar sus propios sistemas planetarios.
Buscando abordar esta pregunta, el Dr. Sean Raymond, un físico estadounidense actualmente en la Universidad de Bourdeaux, creó un hipotético sistema planetario donde un agujero negro se encuentra en el centro. Basado en una serie de cálculos gravitacionales, determinó que un agujero negro sería capaz de mantener nueve soles individuales en una órbita estable a su alrededor, lo que sería capaz de soportar 550 planetas dentro de una zona habitable.
Llamó a este hipotético sistema "El Sistema Solar Definitivo del Agujero Negro", que consiste en un agujero negro que no gira y que es 1 millón de veces más grande que el Sol. Eso es aproximadamente un cuarto de la masa de Sagitario A *, el agujero negro supermasivo (SMBH) que reside en el centro de la Galaxia Vía Láctea (que contiene 4,31 millones de masas solares).
Como indica Raymond, una de las ventajas inmediatas de tener este agujero negro en el centro de un sistema es que puede soportar una gran cantidad de soles. Por el bien de su sistema, Raymond eligió 9, pensó que indica que podrían sostenerse muchos más gracias a la pura influencia gravitacional del agujero negro central. Como escribió en su sitio web:
“¡Dado lo enorme que es el agujero negro, un anillo podría contener hasta 75 soles! Pero eso movería la zona habitable hacia afuera bastante lejos y no quiero que el sistema se extienda demasiado. Así que usaré 9 soles en el anillo, que mueve todo por un factor de 3. Pongamos el anillo a 0.5 UA, bien fuera de la órbita circular más estable (a aproximadamente 0.02 UA) pero dentro de la zona habitable (desde alrededor de 2.7 a 5.4 UA) ".
Otra ventaja importante de tener un agujero negro en el centro de un sistema es que reduce lo que se conoce como el "radio de la colina" (también conocido como esfera de la colina o esfera de Roche). Esta es esencialmente la región alrededor de un planeta donde su gravedad es dominante sobre la de la estrella que orbita, y por lo tanto puede atraer satélites. Según Raymond, el radio de la colina de un planeta sería 100 veces más pequeño alrededor de un agujero negro de un millón de soles que alrededor del Sol.
Esto significa que una región determinada del espacio podría caber de manera estable 100 veces más planetas si orbitaran un agujero negro en lugar del Sol. Como él explicó:
"¡Los planetas pueden estar muy cerca uno del otro porque la gravedad del agujero negro es muy fuerte! Si los planetas son autos pequeños de juguete, la mayoría de los sistemas planetarios se presentan como carreteras normales (nota al margen: me encantan las ruedas calientes). Cada automóvil permanece en su propio carril, pero los automóviles son mucho más pequeños que la distancia entre ellos. Alrededor de un agujero negro, los sistemas planetarios pueden reducirse hasta pistas del tamaño de ruedas calientes. Los autos Hot Wheels, nuestros planetas, no cambian en absoluto, pero pueden permanecer estables mientras están mucho más juntos. No se tocan (eso no sería estable), simplemente están más juntos ".
Esto es lo que permite que muchos planetas se coloquen en la zona habitable del sistema. Basado en el radio de la colina de la Tierra, Raymond estima que alrededor de seis planetas de masa terrestre podrían caber en órbitas estables dentro de la misma zona alrededor de nuestro Sol. Esto se basa en el hecho de que los planetas de masa de la Tierra podrían estar espaciados aproximadamente 0.1 UA entre sí y mantener una órbita estable.
Dado que la zona habitable del Sol corresponde aproximadamente a las distancias entre Venus y Marte, que están a 0.3 y 0.5 UA de distancia, respectivamente, esto significa que hay 0.8 UA de espacio para trabajar. Sin embargo, alrededor de un agujero negro con 1 millón de masas solares, el planeta vecino más cercano podría ser solo 1/1000th (0.001) de una UA de distancia y todavía tienen una órbita estable.
Al hacer los cálculos, esto significa que aproximadamente 550 Tierras podrían caber en la misma región que orbita el agujero negro y sus nueve Soles. Hay un inconveniente menor en todo este escenario, que es que el agujero negro debería permanecer en su masa actual. Si se hiciera más grande, haría que los radios de Hill de sus 550 planetas se redujeran más y más.
Una vez que el radio de la colina llegara al punto donde tenía el mismo tamaño que cualquiera de los planetas de masa terrestre, el agujero negro comenzaría a desgarrarlos. Pero con 1 millón de masas solares, el agujero negro es capaz de soportar cómodamente un sistema masivo de planetas. "Con nuestro agujero negro de un millón de soles, el radio de la colina de la Tierra (en su órbita actual) ya estaría por debajo del límite, un poco más del doble del radio real de la Tierra", dice.
Por último, Raymond considera las implicaciones que tendría vivir en un sistema así. Por un lado, un año en cualquier planeta dentro de la zona habitable del sistema sería mucho más corto, debido a que sus períodos orbitales serían mucho más rápidos. Básicamente, un año duraría aproximadamente 1.6 días para los planetas en el borde interior de la zona habitable y 4.6 días para los planetas en el borde exterior de la zona habitable.
Además, en la superficie de cualquier planeta del sistema, ¡el cielo estaría mucho más lleno! Con tantos planetas en órbita cercana juntos, pasarían muy cerca uno del otro. Eso esencialmente significa que desde la superficie de cualquier Tierra individual, las personas podrían ver las Tierras cercanas tan claras como vemos la Luna en algunos días. Como ilustra Raymond:
“En la aproximación (conjunción) más cercana, la distancia entre planetas es aproximadamente el doble de la distancia Tierra-Luna. Todos estos planetas son del tamaño de la Tierra, aproximadamente 4 veces más grandes que la Luna. Esto significa que, en conjunción, el vecino más cercano de cada planeta aparece aproximadamente el doble del tamaño de la Luna llena en el cielo. Y hay dos vecinos más cercanos, el interno y el externo. Además, los próximos vecinos más cercanos están dos veces más lejos, por lo que aún son tan grandes como la Luna llena durante la conjunción. Y cuatro planetas más que tendrían al menos la mitad de la Luna llena durante la conjunción.
También indica que las conjunciones ocurrirían casi una vez por órbita, lo que significaría que cada pocos días, no habría escasez de objetos gigantes que cruzaran el cielo. Y, por supuesto, estarían los propios del Sol. ¿Recuerdas esa escena en Star Wars donde un joven Luke Skywalker está mirando dos soles en el desierto? Bueno, sería un poco así, ¡excepto que mucho más genial!
Según los cálculos de Raymond, los nueve soles completarían una órbita alrededor del agujero negro cada tres horas. Cada veinte minutos, uno de estos Soles pasaría por detrás del agujero negro, demorando solo 49 segundos en hacerlo. En este punto, se producirían lentes gravitacionales, donde el agujero negro enfocaría la luz del Sol hacia el planeta y distorsionaría la forma aparente del Sol.
Para ilustrar cómo se vería esto, proporciona una animación (que se muestra arriba) creada por @GregroxMun, un modelador de planetas que desarrolla gráficos espaciales para Kerbal y otros programas, utilizando Space Engine.
Si bien tal sistema nunca puede ocurrir en la naturaleza, es interesante saber que tal sistema sería físicamente posible. ¿Y quien sabe? Tal vez una especie suficientemente avanzada, con la capacidad de remolcar estrellas y planetas desde un sistema y colocarlos en órbita alrededor de un agujero negro, podría formar este Sistema Solar Supremo. ¿Algo que los investigadores de SETI estén buscando, tal vez?
Este ejercicio hipotético fue la segunda entrega en una serie de dos partes de Raymond, titulada "Agujeros negros y planetas". En la primera entrega, "El Sistema Solar del Agujero Negro", Raymond consideró cómo sería si nuestro sistema orbitara alrededor de un binario del agujero negro-Sol. Como indicó, las consecuencias para la Tierra y los otros planetas solares serían interesantes, por decir lo menos.
Raymond también se expandió recientemente en Ultimate Solar System al proponer The Million Earth Solar System. Échales un vistazo a todos en su sitio web, PlanetPlanet.net.
