天文学家:286万颗宜居行星可以环绕一个黑洞运动

天文学家:286万颗宜居行星可以环绕一个黑洞运动

在艾萨克•阿西莫夫的小说《日暮》(Nightfall)中,一颗名为卡尔盖什的行星,每隔两千多年才会经历一次黑夜。为了模拟类似卡尔盖什行星的情况,天体物理学家Sean Raymond建立了一个恒星系模型。

Raymond所要做的就是创造两个恒星同心环,把一个地球大小的行星放在环之间,环的中心有一个大黑洞。现在,Raymond创造了一个模型来展现 “终极恒星系”。

除了创造虚构的科幻世界之外,对于Raymond的关键问题是:一个系统能有多少潜在的宜居行星?

天文学家:286万颗宜居行星可以环绕一个黑洞运动

这是他长期以来实验核心的挑战,实验对象有不同结构的恒星、行星、轨道等等。结果发现,这个答案是几百万。不过,要想实现它,就需要一组非常特殊的条件。

首先,需要在模拟的恒星系统中放置一个超大质量的黑洞(质量等于太阳的100万倍),在它周围0.2天文单位的地方环绕着一颗与太阳大小类似的恒星(1天文单位是地球和太阳之间的距离)。这个黑洞-恒星系统的能量输出与我们的太阳差不多,所以适宜居住的范围是一样的。

天文学家:286万颗宜居行星可以环绕一个黑洞运动

Raymond表示,在这个系统中心周围有足够的空间容纳689条轨道“环”,每个环可以容纳4154颗行星,这加起来有大约286万颗环绕黑洞运行的行星。然而,在这种情况下,恒星不会持续太久。

为了创造一些可选方案,他又建立了其他模型。例如,在黑洞周围有含9颗恒星的环,或者有36颗恒星在行星环外绕着黑洞运行。这样就会把系统中的行星数量减少到100万后,Raymond描述了那里的情况:

天文学家:286万颗宜居行星可以环绕一个黑洞运动

在这样的系统中,每颗行星的每个面都会被恒星照亮,行星将会变得没有黑夜。在任何一颗行星表面上看天空,其他行星会显得非常巨大。邻近的行星比地月距离近10倍,地球比月球大4倍,所以邻近的行星在天空中会比满月大40倍。这些行星的公转周期都很短,最长的不到5天,最短的不到2天。

Sean Raymond认为,这是在一个恒星系统中可能所拥有的最多宜居行星。当然,这只是理论化的情况,目前我们在宇宙中还没有确认真正宜居的系外行星。


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