ในปัจจุบันเราเกือบจะแน่ใจแล้วว่าดาวฤกษ์ทุกดวงมีดาวเคราะห์เป็นบริวารแบบที่ดวงอาทิตย์ของเรามี ซึ่งระบบสุริยะของเรามีดาวที่อยู่ใน habitable zone หรือโซนที่อยู่อาศัยได้ 3 ดวง คือดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ซึ่งตัวเลชนี้ไม่ใช่ขีดจำกัดสูงสุด โดยนักดาราศาสตร์ได้สร้างแบบจำลองและคำนวณออกมาว่าระบบที่เหมือนระบบสุริยะของเราสามารถรองรับดาวได้มากกว่านี้เยอะ
ในชั้นแรก ระบบสุริยะสามารถมีวงโคจรของดาวเคราะห์ในเขตอาศัยได้ถึง 6 วง ซึ่งเรียกว่า Hill Radius ซึ่งเป็นวงโคจรที่ดาวเคราะห์จะอยู่ห่างกันเพียงพอที่โคจรได้อย่างมีเสถียรภาพ ถ้ามันชิดกันเกินไปแรงดึงดูดจะเหวี่ยงพวกมันกันเองจนไม่มีเสถียรภาพ
แต่ว่านี่ไม่ใช่ตัวเลขสูงสุด เพราะดาวเคราะห์หลายดวงสามารถแชร์วงโคจรเดียวกันได้ ซึ่งแบบจำลองชี้ว่าแต่ละวงโคจรสามารถรองรับดาวเคราะห์ได้สูงสุดถึง 42 ดวง และน้อยสุดคือ 7 ดวง ถ้าน้อยกว่านี้จะไม่เสถียร
ซึ่งถ้ารวมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน ก็จะมีดาวเคราะห์ได้ถึง 252 ดวง อยู่ในโซนที่อยู่อาศัยได้ในระบบดาวที่มีขนาดมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งเป็นตัวเลขสูงสุดทางทฤษฎีที่สามารถเกิดขึ้นได้ แต่ในธรรมชาติอาจเกิดขึ้นได้หรือไม่ได้ ทั้งนี้ขึ้นกับวัตถุดิบที่มีในการสร้างดาวเคราะห์ ถ้าในโซนที่มีมวลสารหนาแน่นอย่างในใจกลางกาแลกซี่ก็อาจมีระบบที่มีดาวเคราะห์จำนวนมากกว่าระบบสุริยะของเราที่ค่อนข้างห่างไกลจากศูนย์กลาง
แบบจำลองที่ผ่านมาแสดงระบบดาวฤกษ์ที่มีมวลเท่ากับดางอาทิตย์ของเรา และดาวเคราะห์ที่ีมีมวลเท่ากับโลกเท่านั้น ซึ่งถ้าดาวฤกษ์ขนาดใหญ่หรือเล็กกว่าก็จะส่งผลต่อรัศมีของโซนที่อยู่อาศัยได้ และขนาดของดาวเคราะห์ที่เล็กหรือใหญ่ก็ส่งผลต่อจำนวนวงและจำนวนดาวเคราะห์ในแต่ละวง เช่นถ้าดาวเคราะห์เล็กเท่ากับดาวอังคารหรือมวล 1/10 ของโลก หรือถ้ามันมีมวลมากกว่าโลก 10 เท่าอย่างดาวเนปจูนหรือยูเรนัส ก้จะทำให้โมเดลเปลี่ยนแปลงไปดังรูปต่อไป
หรือถ้าจะให้ซับซ้อนไปอีก ถ้าวงโคจรแต่ละวงเดินสวนทางกันจะทำให้ระบบสามารถรองรับดาวเคราะห์ได้มากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มเป็น 8 วงๆละ 52 ดวง หรือมีจำนวนดาวเคราะห์ได้มากถึง 416 ดวงในโซนที่อาศัยได้
นี่แค่ระบบดาวที่มีมวลพอๆกับดวงอาทิตย์ ยังสามารถกำเนิดระบบดาวบริวารที่ซับซ้อนและพิสดารเกินกว่าจินตนาการ ซึ่งเรายังไม่ทราบว่ามีระบบดาวฤกษ์ใดที่มีดาวเคราะห์บริวารในลักษณะนี้บ้าง เพราะเราพึ่งจะค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรกเมื่อไม่กี่ปีมานี้เอง แต่สิ่งนี้มันเป็นไปได้ทางทฤษฎี ซึ่งหมายความว่ามันอาจเกิดขึ้นจริงในที่ใดที่หนึ่งของจักรวาล
แล้วถ้าเป็นหลุมดำมวลมหาศาลละจะเป็นอย่างไร ในภาพยนต์เรื่อง Interstellar ก็ได้แสดงภาพดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้หลุมดำซึ่งมีน้ำในสภาพของเหลวซึ่งเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตที่จะอาศัยอยู่ได้แต่อาจไม่ใช่มนุษย์ จากแบบจำลองได้ทำนายความเป็นไปได้ของระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำในโซนที่อยู่อาศัยได้ซึ่งอาจมีถึง 1 ล้านดวง
ในแบบที่หนึ่ง ซึ่งเป็นระบบที่ง่ายที่สุด แต่ก็อาจมีวงโคจรได้ถึง 400 วง โดยแต่ละวงรองรับดาวเคราะห์ได้ถึง 2500 ดวง
โมเดลแบบที่สอง มีดาวฤกษ์บริวารโคจรรอบหลุมดำ และโซนอาศัยของดาวเคราะห์โคจรอยู่รอบนอก
โมเดลแบบที่สาม กลับกันกับแบบที่สอง คือมีวงของดาวฤกษ์โคจรในแถบนอกของโซนที่อาศัยได้ของกลุ่มดาวเคราะห์อีกที
จากแบบจำลอง ระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำเหล่านี้สามารถรักษาสเถียรภาพได้นานหลายพันล้านปี ซึ่งนานพอที่ชีวิตจะวิวัฒน์ขึ้นมาได้ มันคงน่าตื่นเต้นมากที่จะค้นพบระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำ ซึ่งอาจมีพิภพที่เกื้อกูลต่อชีวิต และถ้ามีการเดินทางไปมาระหว่างดาวเคราะห์รอบหลุมดำมันก็ง่ายกว่าการที่มนุษย์เดินทางไปดาวอังคารซะอีก
ระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำจะมีหรือไม่ ในความเห็นของผู้เรียบเรียงเชื่อแน่ว่าต้องมี แต่จะมีถึงล้านดวงตามทฤษฎีหรือไม่ก็ไม่อาจตอบได้ เพราะมันคงอีกนานที่จะได้คำตอบเนื่องจากเรายังไม่สามารถศึกษาหรือหาวิธีตรวจจับดาวเคราะห์รอบหลุมดำเลย
ที่มา
https://planetplanet.net/2018/06/01/the-million-earth-solar-system/
https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/
ระบบดาวเคราะห์ 1 ล้านดวง ในโซนที่อาศัยได้รอบหลุมดำ
ในชั้นแรก ระบบสุริยะสามารถมีวงโคจรของดาวเคราะห์ในเขตอาศัยได้ถึง 6 วง ซึ่งเรียกว่า Hill Radius ซึ่งเป็นวงโคจรที่ดาวเคราะห์จะอยู่ห่างกันเพียงพอที่โคจรได้อย่างมีเสถียรภาพ ถ้ามันชิดกันเกินไปแรงดึงดูดจะเหวี่ยงพวกมันกันเองจนไม่มีเสถียรภาพ
แต่ว่านี่ไม่ใช่ตัวเลขสูงสุด เพราะดาวเคราะห์หลายดวงสามารถแชร์วงโคจรเดียวกันได้ ซึ่งแบบจำลองชี้ว่าแต่ละวงโคจรสามารถรองรับดาวเคราะห์ได้สูงสุดถึง 42 ดวง และน้อยสุดคือ 7 ดวง ถ้าน้อยกว่านี้จะไม่เสถียร
ซึ่งถ้ารวมทั้งสองอย่างเข้าด้วยกัน ก็จะมีดาวเคราะห์ได้ถึง 252 ดวง อยู่ในโซนที่อยู่อาศัยได้ในระบบดาวที่มีขนาดมวลเท่ากับดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งเป็นตัวเลขสูงสุดทางทฤษฎีที่สามารถเกิดขึ้นได้ แต่ในธรรมชาติอาจเกิดขึ้นได้หรือไม่ได้ ทั้งนี้ขึ้นกับวัตถุดิบที่มีในการสร้างดาวเคราะห์ ถ้าในโซนที่มีมวลสารหนาแน่นอย่างในใจกลางกาแลกซี่ก็อาจมีระบบที่มีดาวเคราะห์จำนวนมากกว่าระบบสุริยะของเราที่ค่อนข้างห่างไกลจากศูนย์กลาง
แบบจำลองที่ผ่านมาแสดงระบบดาวฤกษ์ที่มีมวลเท่ากับดางอาทิตย์ของเรา และดาวเคราะห์ที่ีมีมวลเท่ากับโลกเท่านั้น ซึ่งถ้าดาวฤกษ์ขนาดใหญ่หรือเล็กกว่าก็จะส่งผลต่อรัศมีของโซนที่อยู่อาศัยได้ และขนาดของดาวเคราะห์ที่เล็กหรือใหญ่ก็ส่งผลต่อจำนวนวงและจำนวนดาวเคราะห์ในแต่ละวง เช่นถ้าดาวเคราะห์เล็กเท่ากับดาวอังคารหรือมวล 1/10 ของโลก หรือถ้ามันมีมวลมากกว่าโลก 10 เท่าอย่างดาวเนปจูนหรือยูเรนัส ก้จะทำให้โมเดลเปลี่ยนแปลงไปดังรูปต่อไป
หรือถ้าจะให้ซับซ้อนไปอีก ถ้าวงโคจรแต่ละวงเดินสวนทางกันจะทำให้ระบบสามารถรองรับดาวเคราะห์ได้มากขึ้น ซึ่งจะเพิ่มเป็น 8 วงๆละ 52 ดวง หรือมีจำนวนดาวเคราะห์ได้มากถึง 416 ดวงในโซนที่อาศัยได้
นี่แค่ระบบดาวที่มีมวลพอๆกับดวงอาทิตย์ ยังสามารถกำเนิดระบบดาวบริวารที่ซับซ้อนและพิสดารเกินกว่าจินตนาการ ซึ่งเรายังไม่ทราบว่ามีระบบดาวฤกษ์ใดที่มีดาวเคราะห์บริวารในลักษณะนี้บ้าง เพราะเราพึ่งจะค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะดวงแรกเมื่อไม่กี่ปีมานี้เอง แต่สิ่งนี้มันเป็นไปได้ทางทฤษฎี ซึ่งหมายความว่ามันอาจเกิดขึ้นจริงในที่ใดที่หนึ่งของจักรวาล
แล้วถ้าเป็นหลุมดำมวลมหาศาลละจะเป็นอย่างไร ในภาพยนต์เรื่อง Interstellar ก็ได้แสดงภาพดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้หลุมดำซึ่งมีน้ำในสภาพของเหลวซึ่งเอื้อต่อสิ่งมีชีวิตที่จะอาศัยอยู่ได้แต่อาจไม่ใช่มนุษย์ จากแบบจำลองได้ทำนายความเป็นไปได้ของระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำในโซนที่อยู่อาศัยได้ซึ่งอาจมีถึง 1 ล้านดวง
ในแบบที่หนึ่ง ซึ่งเป็นระบบที่ง่ายที่สุด แต่ก็อาจมีวงโคจรได้ถึง 400 วง โดยแต่ละวงรองรับดาวเคราะห์ได้ถึง 2500 ดวง
โมเดลแบบที่สอง มีดาวฤกษ์บริวารโคจรรอบหลุมดำ และโซนอาศัยของดาวเคราะห์โคจรอยู่รอบนอก
โมเดลแบบที่สาม กลับกันกับแบบที่สอง คือมีวงของดาวฤกษ์โคจรในแถบนอกของโซนที่อาศัยได้ของกลุ่มดาวเคราะห์อีกที
จากแบบจำลอง ระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำเหล่านี้สามารถรักษาสเถียรภาพได้นานหลายพันล้านปี ซึ่งนานพอที่ชีวิตจะวิวัฒน์ขึ้นมาได้ มันคงน่าตื่นเต้นมากที่จะค้นพบระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำ ซึ่งอาจมีพิภพที่เกื้อกูลต่อชีวิต และถ้ามีการเดินทางไปมาระหว่างดาวเคราะห์รอบหลุมดำมันก็ง่ายกว่าการที่มนุษย์เดินทางไปดาวอังคารซะอีก
ระบบดาวเคราะห์รอบหลุมดำจะมีหรือไม่ ในความเห็นของผู้เรียบเรียงเชื่อแน่ว่าต้องมี แต่จะมีถึงล้านดวงตามทฤษฎีหรือไม่ก็ไม่อาจตอบได้ เพราะมันคงอีกนานที่จะได้คำตอบเนื่องจากเรายังไม่สามารถศึกษาหรือหาวิธีตรวจจับดาวเคราะห์รอบหลุมดำเลย
ที่มา
https://planetplanet.net/2018/06/01/the-million-earth-solar-system/
https://planetplanet.net/2017/05/03/the-ultimate-engineered-solar-system/