Flares kutoka Supermassive Binary Black Hole OJ 287 aliweka kikwazo kwenye "No Hair Theorem"

NASA infra-red uchunguzi Spitzer hivi karibuni aliona flare kutoka gigantic binary nyeusi shimo mfumo wa OJ 287, ndani ya muda uliokadiriwa uliotabiriwa na modeli iliyotengenezwa na wanaastrofizikia. Uchunguzi huu umejaribu vipengele tofauti vya Uhusiano wa Jumla, "No-hair theorem", na kuthibitisha kuwa OJ 287 ni chanzo cha infra-red. Mawimbi ya Mvuto.

The OJ287 galaxy, iliyoko katika kundinyota la Saratani umbali wa miaka mwanga bilioni 3.5 kutoka duniani, ina miaka miwili mashimo meusi - kubwa zaidi ya mara bilioni 18 molekuli ya Jua na inayozunguka hii ni ndogo nyeusi shimo na karibu mara milioni 150 ya jua molekuli, na wanaunda binary nyeusi shimo mfumo. Wakati wa kuzunguka kubwa, ndogo nyeusi shimo huanguka kupitia diski kubwa ya uongezaji wa gesi na vumbi inayozunguka mshirika wake mkubwa, na kusababisha mwangaza unaong'aa zaidi ya trilioni moja. stars.

Vidogo nyeusi shimo hugongana na diski ya uongezaji wa ile kubwa mara mbili katika kila miaka kumi na miwili. Walakini, kwa sababu ya umbo lake lisilo la kawaida obiti (inayoitwa quasi-Keplarian katika istilahi ya hisabati, kama inavyoonyeshwa kwenye mchoro hapa chini), miale inaweza kuonekana kwa nyakati tofauti - wakati mwingine umbali wa mwaka mmoja; nyakati zingine, kama miaka 10 tofauti (1). Majaribio kadhaa ya kuunda mfano wa obiti na kutabiri ni lini milipuko itatokea haikufaulu hadi mwaka wa 2010, wakati wanaastrofizikia waliunda muundo ambao ungeweza kutabiri kutokea kwao kwa hitilafu ya takriban wiki moja hadi tatu. Usahihi wa mtindo huo ulionyeshwa kwa kutabiri kuonekana kwa mwako mnamo Desemba 2015 hadi ndani ya wiki tatu.

Kipande kingine muhimu cha habari ambacho kiliingia katika utengenezaji wa nadharia iliyofanikiwa ya binary nyeusi shimo mfumo OJ 287 ni ukweli kwamba supermassive mashimo meusi inaweza kuwa vyanzo vya mawimbi ya mvuto - ambayo imeanzishwa baada ya uchunguzi wa majaribio ya mawimbi ya mvuto katika 2016, zinazozalishwa wakati wa kuunganishwa kwa supermassive mbili mashimo meusi. OJ 287 imetabiriwa kuwa chanzo cha infra-red mawimbi ya mvuto (2).

Mnamo mwaka wa 2018, kikundi cha wanajimu walitoa mfano wa kina zaidi, na walidai kuwa na uwezo wa kutabiri muda wa miale ya baadaye hadi ndani ya saa chache (3). Kulingana na mtindo huu, moto unaofuata ungetokea Julai 31, 2019 na wakati ulitabiriwa na makosa ya masaa 4.4. Pia ilitabiri mwangaza wa mwako unaosababishwa na athari utakaofanyika wakati wa tukio hilo. Tukio hilo lilinaswa na kuthibitishwa na NASA Spitzer Nafasi Darubini (4), ambayo ilistaafu mnamo Januari 2020. Ili kutazama tukio lililotabiriwa, Spitzer lilikuwa tumaini letu pekee kwani mwako huu haungeweza kuonekana na darubini nyingine yoyote ardhini au kwenye Dunia. obiti, kwani Jua lilikuwa katika kundinyota la Saratani lenye OJ 287 na Dunia ikiwa pande zake tofauti. Uchunguzi huu pia ulithibitisha kuwa OJ 287 hutoa mawimbi ya mvuto katika urefu wa mawimbi ya infra-red, kama ilivyotabiriwa. Kulingana na nadharia hii inayopendekezwa kuwaka kwa athari kutoka kwa OJ 287 kunatarajiwa kutokea mnamo 2022.

Uchunguzi wa miali hii unaweka kikwazo kwa "Hakuna nadharia ya nywele” (5,6) ambayo inasema kwamba wakati mashimo meusi hazina nyuso za kweli, kuna mpaka unaozizunguka zaidi ya ambayo hakuna chochote - hata mwanga - kinaweza kutoroka. Mpaka huu unaitwa upeo wa matukio. Nadharia hii pia inasisitiza kwamba jambo ambalo huunda shimo jeusi au linaloanguka ndani yake "hutoweka" nyuma ya nyeusi shimo upeo wa macho wa tukio na kwa hivyo hauwezi kufikiwa kabisa na waangalizi wa nje, na kupendekeza kuwa mashimo meusi hawana "nywele". Tokeo moja la haraka la nadharia ni kwamba mashimo meusi inaweza kuwa na sifa kabisa na wao molekuli, malipo ya umeme na spin ya ndani. Kwa mujibu wa wanasayansi wengine, makali haya ya nje ya shimo nyeusi, yaani upeo wa tukio, inaweza kuwa bumpy au ya kawaida, hivyo kupinga "No nywele theorem". Walakini, ikiwa mtu anapaswa kudhibitisha usahihi wa nadharia ya "No hair theorem", maelezo pekee yanayowezekana ni kwamba usambazaji usio na usawa wa shimo kubwa nyeusi ungepotosha nafasi kuizunguka kwa namna ambayo ingesababisha mabadiliko ya njia ya ndogo nyeusi shimo, na kwa upande kubadilisha muda wa shimo nyeusi mgongano na diski ya uongezaji kwenye hiyo maalum obiti, hivyo kusababisha mabadiliko katika wakati wa kuonekana kwa flares aliona.

Kama inavyotarajiwa, mashimo meusi ni vigumu kuchunguza. Kwa hivyo, tunaposonga mbele, uchunguzi mwingi zaidi wa majaribio kuhusu nyeusi shimo mwingiliano, na mazingira pamoja na mashimo mengine meusi, yanapaswa kuchunguzwa kabla ya mtu kuthibitisha uhalali wa "No hair theorem".

***

Marejeo:

1. Valtonen V., Zola S., et al. 2016, "Mzunguko wa shimo nyeusi katika OJ287 kama ilivyobainishwa na miale ya karne ya Uhusiano", Astrophys. J. Lett. 819 (2016) no.2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. Abbott BP., et al. 2016. (Ushirikiano wa Kisayansi wa LIGO na Ushirikiano wa Virgo), "Uchunguzi wa Mawimbi ya Mvuto kutoka kwa Kuunganishwa kwa Shimo Nyeusi", Phys. Mchungaji Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. "Kuthibitisha Kuwepo kwa Binari ya Shimo Nyeusi yenye Uhusiano katika OJ 287 Kwa Kutumia Mwako Wake wa Miaka mia Moja wa Uhusiano: Vigezo vilivyoboreshwa vya Orbital", Astrophys. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
4. Laine S., Dey L., et al 2020. "Uchunguzi wa Spitzer wa Eddington Flare Iliyotabiriwa kutoka kwa Blazar OJ 287". Barua za Jarida la Astrophysical, juz. 894, Nambari 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
5. Gürlebeck, N., 2015. "Nadharia ya Kutokuwa na Nywele kwa Mashimo Meusi katika Mazingira ya Unajimu", Kimwili Review Letters 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
6. Hawking Stephen W., et al 2016. Nywele Laini kwenye Mashimo Nyeusi. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

***