终极太阳系：9颗太阳和550颗行星环绕超大质量黑洞运行

“黑洞终极恒星系统”艺术概念图

波尔多大学的物理学家肖恩·雷蒙德创建了一个假想恒星系统，黑洞处在系统的中央。根据一系列引力计算，他认为一颗黑洞能够让 9 颗太阳处在环绕它的稳定轨道，这些太阳能让 550 颗行星处在适居区。他将这个假想系统称之为“黑洞终极太阳系”，核心是一颗质量相当于 100 万个太阳的不旋转黑洞。

雷蒙德指出恒星系统的中央存在黑洞拥有很多优势，其中一大优势便是能够支持大量恒星的存在。为了降低研究难度，雷蒙德选择了 9 个太阳，虽然中央黑洞的强大引力能够支持更多恒星的存在。

半人马座 A* 放射出亮度异乎寻常的 X 射线耀斑

半人马座 A* 是潜伏在银河系中央的超大质量黑洞

另一大优势是希尔半径收缩。希尔半径也被称之为“希尔球”或者“罗克球”，它是行星周围的一个区域，自身的引力支配所绕恒星的引力，因此能够吸引卫星。雷蒙德表示环绕“百万太阳级”黑洞的行星的希尔半径是环绕恒星的百分之一。这意味着在一个给定的太空区域，如果环绕一颗黑洞运行，这个区域所能容纳的行星数量是环绕太阳时的 100 倍。

半人马座 A* 艺术概念图

雷蒙德说：“由于黑洞的强大引力，行星间的距离非常近。如果将行星比作小玩具车，绝大多数行星系统就像普通的高速公路。每辆车留在自己的车道，两边的车距远远小于前后车距。如果环绕一颗黑洞，行星系统的车道进一步收缩。车子没有发生变化，但彼此间的距离更近并且仍处于稳定状态。”这允许大量行星处在系统的适居区。根据地球的希尔半径，雷蒙德估计太阳周围同一区域可以存在 6 颗处于稳定轨道的地球级行星。

多星系统艺术概念图

环绕一颗质量相当于 100 万个太阳的黑洞时，行星之间的最小距离只有 0.001 个天文单位，并且仍拥有稳定轨道。计算结果显示，环绕黑洞和 9 个太阳的同一区域可以容纳大约 550 个地球。不过，这一假设存在一个缺陷，黑洞必须保持当前的质量。如果质量增大， 550 颗行星的希尔半径将进一步萎缩。一旦希尔半径萎缩到与地球级行星一样的程度，黑洞便开始撕裂行星。

在这样的系统，行星的轨道周期大幅加快，一年的时长大幅缩短。处在适居区内侧的行星一年只有 1.6 天，外侧行星也只有 4.6 天。行星的天空将异常拥挤。如此多的行星沿着相距很近的轨道运行，彼此之间会“擦肩而过”。

《星球大战》中的双日落景象

如果地球处在这样的系统，人类看到的附近行星将和月球一样清晰和巨大。还记得《星球大战》中的场景吗？年轻的卢克·天行者站在沙漠上，看着两颗“太阳”从天空中落下。

根据雷蒙德的计算， 9 个太阳每 3 小时环绕黑洞一周。每 20 分钟，便有一颗太阳在黑洞后方穿过，整个穿越过程只有 49 秒。此时，将出现引力透镜效应，黑洞聚焦射向行星的太阳光线，让太阳的外形发生扭曲。

虽然这样的终极太阳系可能永远无法成为现实，但研究这种系统的物理可能性却也是一个非常有趣的过程。一个高度先进的外星文明能够拖拽一个系统的恒星和行星，让它们环绕黑洞运行，人为制造出终极太阳系。