Η NASA Το υπέρυθρο παρατηρητήριο Spitzer παρατήρησε πρόσφατα τη λάμψη από το γιγάντιο δυαδικό σύστημα μαύρη τρύπα σύστημα OJ 287, εντός του εκτιμώμενου χρονικού διαστήματος που προβλέπεται από το μοντέλο που αναπτύχθηκε από αστροφυσικούς. Αυτή η παρατήρηση έχει δοκιμάσει διαφορετικές πτυχές της Γενικής Σχετικότητας, το «θεώρημα No-hair», και απέδειξε ότι η OJ 287 είναι πράγματι πηγή υπέρυθρων Βαρυτικά Κύματα.
Η ΕΕ 287 γαλαξίας, που βρίσκεται στον αστερισμό του Καρκίνου 3.5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά από τη Γη, έχει δύο μαύρες τρύπες – το μεγαλύτερο με πάνω από 18 δισεκατομμύρια φορές μάζα του Ήλιου και σε τροχιά αυτό είναι μικρότερο μαύρη τρύπα με περίπου 150 εκατομμύρια φορές το ηλιακό μάζα, και σχηματίζουν ένα δυαδικό μαύρη τρύπα Σύστημα. Ενώ περιφέρεται γύρω από το μεγαλύτερο, τόσο μικρότερο μαύρη τρύπα συντρίβεται μέσα από τον τεράστιο δίσκο συσσώρευσης αερίου και σκόνης που περιβάλλει τον μεγαλύτερο σύντροφό του, δημιουργώντας μια λάμψη φωτός πιο φωτεινή από ένα τρισεκατομμύριο αστέρια.
Τα μικρότερα μαύρη τρύπα συγκρούεται με τον δίσκο προσαύξησης του μεγαλύτερου δύο φορές κάθε δώδεκα χρόνια. Ωστόσο, λόγω του ακανόνιστου επιμήκους του τροχιά (που ονομάζονται οιονεί Keplarian στη μαθηματική ορολογία, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα), οι φωτοβολίδες μπορεί να εμφανιστούν σε διαφορετικές χρονικές στιγμές – μερικές φορές με διαφορά μόλις ενός έτους. άλλες φορές, με διαφορά έως και 10 ετών (1). Αρκετές απόπειρες μοντελοποίησης του τροχιά και η πρόβλεψη του πότε θα συνέβαιναν οι εκλάμψεις ήταν ανεπιτυχείς μέχρι το 2010, όταν οι αστροφυσικοί δημιούργησαν ένα μοντέλο που θα μπορούσε να προβλέψει την εμφάνισή τους με ένα σφάλμα περίπου μίας έως τριών εβδομάδων. Η ακρίβεια του μοντέλου αποδείχθηκε με την πρόβλεψη της εμφάνισης μιας έκλαμψης τον Δεκέμβριο του 2015 εντός τριών εβδομάδων.
Μια άλλη σημαντική πληροφορία που μπήκε στη δημιουργία μιας επιτυχημένης θεωρίας του δυαδικού μαύρη τρύπα σύστημα OJ 287 είναι το γεγονός ότι υπερμεγέθη μαύρες τρύπες μπορεί να είναι πηγές βαρυτικά κύματα – που έχει διαπιστωθεί μετά την πειραματική παρατήρηση του βαρυτικά κύματα το 2016, που παρήχθη κατά τη συγχώνευση δύο supermassive μαύρες τρύπες. Η OJ 287 έχει προβλεφθεί ότι είναι η πηγή υπέρυθρων βαρυτικά κύματα (2).
Το 2018, μια ομάδα αστροφυσικών παρείχε ένα ακόμη πιο λεπτομερές μοντέλο και ισχυρίστηκε ότι ήταν σε θέση να προβλέψει το χρονοδιάγραμμα των μελλοντικών εκλάμψεων εντός λίγων ωρών (3). Σύμφωνα με αυτό το μοντέλο, η επόμενη έκρηξη θα εμφανιζόταν στις 31 Ιουλίου 2019 και η ώρα είχε προβλεφθεί με σφάλμα 4.4 ωρών. Προέβλεψε επίσης τη φωτεινότητα της έκλαμψης που προκλήθηκε από κρούση που θα λάβει χώρα κατά τη διάρκεια αυτού του συμβάντος. Το γεγονός καταγράφηκε και επιβεβαιώθηκε από Η NASA Spitzer Χώρος Το τηλεσκόπιο (4), το οποίο αποσύρθηκε τον Ιανουάριο του 2020. Για να παρατηρήσουμε το προβλεπόμενο γεγονός, το Spitzer ήταν η μόνη μας ελπίδα, καθώς αυτή η έκλαμψη δεν μπορούσε να φανεί από κανένα άλλο τηλεσκόπιο στο έδαφος ή στη Γη τροχιά, καθώς ο Ήλιος βρισκόταν στον αστερισμό του Καρκίνου με το OJ 287 και τη Γη να βρίσκεται στις αντίθετες πλευρές του. Αυτή η παρατήρηση απέδειξε επίσης ότι η OJ 287 εκπέμπει βαρυτικά κύματα στο υπέρυθρο μήκος κύματος, όπως προβλεπόταν. Σύμφωνα με αυτήν την προτεινόμενη θεωρία, η έκρηξη που προκαλείται από την πρόσκρουση από την OJ 287 αναμένεται να λάβει χώρα το 2022.
Οι παρατηρήσεις αυτών των εκλάμψεων θέτουν έναν περιορισμό στο "Χωρίς θεώρημα μαλλιών” (5,6) που αναφέρει ότι ενώ μαύρες τρύπες δεν έχουν αληθινές επιφάνειες, υπάρχει ένα όριο γύρω τους πέρα από το οποίο τίποτα – ούτε καν το φως – δεν μπορεί να ξεφύγει. Αυτό το όριο ονομάζεται ορίζοντας γεγονότων. Αυτό το θεώρημα υποστηρίζει επίσης ότι η ύλη που σχηματίζει μια μαύρη τρύπα ή πέφτει σε αυτήν «εξαφανίζεται» πίσω από μαύρη τρύπα ορίζοντας γεγονότων και ως εκ τούτου είναι μόνιμα απρόσιτος σε εξωτερικούς παρατηρητές, γεγονός που υποδηλώνει ότι μαύρες τρύπες «δεν έχουν μαλλιά». Μια άμεση συνέπεια του θεωρήματος είναι ότι το μαύρες τρύπες μπορούν να χαρακτηριστούν πλήρως με τους μάζα, ηλεκτρικό φορτίο και ενδογενές σπιν. Σύμφωνα με ορισμένους επιστήμονες, αυτό το εξωτερικό άκρο της μαύρης τρύπας, δηλαδή ο ορίζοντας γεγονότων, θα μπορούσε να είναι ανώμαλο ή ακανόνιστο, έρχεται σε αντίθεση με το «θεώρημα χωρίς τρίχα». Ωστόσο, εάν κάποιος πρέπει να αποδείξει την ορθότητα του «θεωρήματος χωρίς τρίχα», η μόνη εύλογη εξήγηση είναι ότι η άνιση κατανομή μάζας της μεγάλης μαύρης τρύπας θα παραμόρφωσε το χώρος γύρω του με τέτοιο τρόπο που θα οδηγούσε σε αλλαγή πορείας του μικρότερου μαύρη τρύπα, και με τη σειρά του αλλάξτε το χρονισμό του μαύρες τρύπες σύγκρουση με τον δίσκο προσαύξησης στο συγκεκριμένο τροχιά, προκαλώντας έτσι αλλαγή στον χρόνο εμφάνισης των φωτοβολίδων που παρατηρήθηκαν.
Όπως είναι αναμενόμενο, μαύρες τρύπες είναι δύσκολο να διερευνηθούν. Ως εκ τούτου, καθώς προχωράμε, πολλές περισσότερες πειραματικές παρατηρήσεις σχετικά με μαύρη τρύπα Οι αλληλεπιδράσεις, με το περιβάλλον καθώς και με άλλες μαύρες τρύπες, πρέπει να μελετηθούν πριν μπορέσει κανείς να επιβεβαιώσει την εγκυρότητα του «θεωρήματος χωρίς τρίχα».
***
αναφορές:
- Valtonen V., Zola S., et αϊ. 2016, «Πρωτογενής περιστροφή μαύρης τρύπας στο OJ287 όπως προσδιορίζεται από την εκατονταετηρίδα της Γενικής Σχετικότητας», Astrophys. J. Lett. 819 (2016) αρ.2, Ν37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbott BP., et αϊ. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Φυσ. Αναθ. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et αϊ 2018. «Authenticating the Presence of a Relativistic Massive Black Hole Binary in OJ 287 Using Its General Relativity Centenary Flare: Improved Orbital Parameters», Αστροφυσία. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Laine S., Dey L., et αϊ 2020. “Spitzer Observations of the Predicted Eddington Flare from Blazar OJ 287”. Astrophysical Journal Letters, τόμ. 894, Νο. 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. “No-Hair Theorem for Black Holes in Astrophysical Environments”, Επιστολές Φυσικής Επισκόπησης 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W., et al 2016. Soft Hair on Black Holes. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
***
