NASAn infrapuna-observatorio Spitzer on äskettäin havainnut leimahduksen jättimäisestä binääristä musta aukko järjestelmä OJ 287, astrofyysikkojen kehittämän mallin ennustaman arvioidun aikavälin sisällä. Tämä havainto on testannut yleisen suhteellisuusteorian eri näkökohtia, "ei hiuksia -lausetta", ja osoittanut, että OJ 287 on todellakin infrapunan lähde Gravitaatioaallot.
- EYVL 287 galaxy, joka sijaitsee Syövän tähdistössä 3.5 miljardin valovuoden päässä Maasta, on kaksi mustat aukot – suurempi, yli 18 miljardia kertaa massa Auringosta ja kiertää tätä pienempi musta aukko noin 150 miljoonaa kertaa aurinkoenergiaan verrattuna massa, ja ne muodostavat binäärimuodon musta aukko järjestelmä. Kun kiertää isompaa, sitä pienempi musta aukko iskee isompaa kumppaniaan ympäröivän valtavan kaasun ja pölyn kertymäkiekon läpi luoden biljoonaa kirkkaamman valon välähdyksen tähdet.
Pienemmät musta aukko törmää suuremman accretion kiekkoon kahdesti kahdessatoista vuodessa. Kuitenkin, koska sen epäsäännöllinen pitkänomainen kiertorata (kutsutaan matemaattisessa terminologiassa kvasi-Keplarian, kuten alla olevasta kuvasta näkyy), soihdut voivat ilmaantua eri aikoina – joskus vain yhden vuoden välein; muina aikoina jopa 10 vuoden erolla (1). Useita yrityksiä mallintaa kiertorata ja soihdutuksen ennustaminen epäonnistui vuoteen 2010 asti, jolloin astrofyysikot loivat mallin, joka pystyi ennustamaan niiden esiintymisen noin 2015-XNUMX viikon virheellä. Mallin tarkkuus osoitettiin ennustamalla soihdun ilmestyminen joulukuussa XNUMX kolmen viikon sisällä.
Toinen tärkeä tieto, joka meni onnistuneen binääriteorian luomiseen musta aukko järjestelmä EYVL 287 on se tosiasia, että supermassiivinen mustat aukot voivat olla lähteitä gravitaation aallot – joka on todettu kokeellisen havainnon jälkeen gravitaation aallot vuonna 2016, tuotettu kahden supermassiivin yhdistämisen yhteydessä mustat aukot. EYVL 287:n on ennustettu olevan infrapunan lähde gravitaation aallot (2).
Vuonna 2018 ryhmä astrofyysikoita esitti vielä yksityiskohtaisemman mallin ja väitti pystyvänsä ennustamaan tulevien soihdutusten ajoituksen muutamassa tunnissa (3). Tämän mallin mukaan seuraava leimahdus tapahtuisi 31 ja aika ennustettiin 2019 tunnin virheellä. Se ennusti myös iskun aiheuttaman soihdun kirkkauden tapahtuvan kyseisen tapahtuman aikana. Tapahtuman tallensi ja vahvisti NASAn teroitin Tila Teleskooppi (4), joka jäi eläkkeelle tammikuussa 2020. Tarkkaile ennustettua tapahtumaa Spitzer oli ainoa toivomme, koska tätä leimahdusta ei voitu nähdä millään muulla kaukoputkella maassa tai maapallolla kiertorata, koska Aurinko oli Syövän tähdistössä OJ 287:n ja maapallon ollessa sen vastakkaisilla puolilla. Tämä havainto osoitti myös, että EYVL 287 lähettää gravitaation aallot infrapuna-aallonpituudella, kuten ennustettiin. Tämän ehdotetun teorian mukaan EYVL 287:n vaikutusten aiheuttaman leimahduksen odotetaan tapahtuvan vuonna 2022.
Näiden soihdutusten havainnot rajoittavat "Ei hiuslausetta” (5,6), jossa todetaan, että vaikka mustat aukot niillä ei ole todellisia pintoja, niiden ympärillä on raja, jonka yli mikään – ei edes valo – voi paeta. Tätä rajaa kutsutaan tapahtumahorisonttiksi. Tämä teoreema olettaa myös, että aine, joka muodostaa mustan aukon tai putoaa siihen, "katoaa" sen taakse. musta aukko tapahtumahorisontin ja siksi ulkopuolisten tarkkailijoiden ulottumattomissa, mikä viittaa siihen mustat aukot ei ole "hiuksia". Yksi lauseen välitön seuraus on, että mustat aukot voidaan luonnehtia täysin heidän kanssaan massa, sähkövaraus ja sisäinen spin. Joidenkin tutkijoiden mukaan tämä mustan aukon ulkoreuna eli tapahtumahorisontti voi olla kuoppainen tai epäsäännöllinen, mikä on ristiriidassa ”ei hiuksia” -lauseen kanssa. Jos "ei hiuksia" -lauseen oikeellisuus on kuitenkin todistettava, ainoa uskottava selitys on, että suuren mustan aukon epätasainen massajakauma vääristäisi tila sen ympärillä siten, että se johtaisi pienemmän polun muutokseen musta aukko, ja vuorostaan muuttaa aika mustat aukot törmäys sen lisäyslevyn kanssa kiertorata, mikä aiheuttaa muutoksen havaittujen soihdutusaikojen ilmestymisajankohdassa.
Kuten voidaan odottaa, mustat aukot on vaikea tutkia. Tästä syystä, kun siirrymme eteenpäin, monia kokeellisia havaintoja koskien musta aukko Vuorovaikutuksia ympäristön ja muiden mustien aukkojen kanssa on tutkittava ennen kuin voidaan vahvistaa "ei hiuksia" -lauseen pätevyys.
***
Viitteet:
- Valtonen V., Zola S., et ai. 2016, "Primary black hole spin in OJ287 General Relativity centenary flare määritettynä", Astrophys. J. Lett. 819 (2016) nro 2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbott BP., et ai. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), "Binary Black Hole Merger of Gravitational Waves -havainnointi", Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et ai 2018. "Relativistisen massiivisen mustan aukon binaarin olemassaolon todentaminen julkaisussa OJ 287 käyttäen sen yleistä suhteellisuusteorian satavuotisjuhlaa: parannetut kiertorataparametrit", Astrofia. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Laine S., Dey L., et ai 2020. "Spitzer Observations of the Predicted Eddington Flare from Blazar OJ 287". Astrophysical Journal Letters, voi. 894, nro 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. "No-Hair Theorem for Black Holes in Astrophysical Environments", Fyysisen tarkastelun kirjaimet 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W. et al 2016. Pehmeät hiukset mustilla reikillä. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
***
