НАСА інфрачырвоная абсерваторыя Spitzer нядаўна назірала ўспышку ад гіганцкай падвойнай сістэмы чорная дзірка сістэмы OJ 287, у разліковы інтэрвал часу, прадказаны мадэллю, распрацаванай астрафізікамі. Гэта назіранне праверыла розныя аспекты агульнай тэорыі адноснасці, «тэарэму адсутнасці валасоў», і даказала, што OJ 287 сапраўды з'яўляецца крыніцай інфрачырвонага выпраменьвання. Гравітацыйныя хвалі.
,en ОВ 287 галактыка, які знаходзіцца ў сузор'і Рака на адлегласці 3.5 мільярда светлавых гадоў ад Зямлі, мае два чорныя дзіркі – большы з больш чым у 18 мільярдаў разоў маса Сонца і вакол яго меншая чорная дзірка прыкладна ў 150 мільёнаў разоў больш сонечнай маса, і яны ўтвараюць двайковы файл чорная дзірка сістэма. Падчас кручэння большага, меншага чорная дзірка прабіваецца праз велізарны акрэцыйны дыск газу і пылу, які атачае яго большага спадарожніка, ствараючы ўспышку святла, ярчэйшую за трыльён Лік зорак:.
чым менш чорная дзірка сутыкаецца з акрэцыйным дыскам большага двойчы за кожныя дванаццаць гадоў. Аднак з-за сваёй няправільнай даўгаватай формы арбіта (у матэматычнай тэрміналогіі яны называюцца квазі-кеплараўскімі, як паказана на малюнку ніжэй), успышкі могуць з'яўляцца ў розны час - часам з інтэрвалам у адзін год; іншы раз з розніцай у 10 гадоў (1). Некалькі спроб мадэлявання арбіта і прагназаваць, калі адбудуцца ўспышкі, было беспаспяхова да 2010 года, калі астрафізікі стварылі мадэль, якая магла прадказаць іх з'яўленне з памылкай прыкладна ад аднаго да трох тыдняў. Дакладнасць мадэлі была прадэманстравана шляхам прагназавання з'яўлення ўспышкі ў снежні 2015 года з дакладнасцю да трох тыдняў.
Яшчэ адна важная інфармацыя, якая ўвайшла ў стварэнне паспяховай тэорыі двайковай сістэмы чорная дзірка сістэмы OJ 287 з'яўляецца той факт, што звышмасіўныя чорныя дзіркі могуць быць крыніцамі гравітацыйныя хвалі – што было ўстаноўлена пасля эксперыментальных назіранняў за в гравітацыйныя хвалі у 2016 годзе выраблены ў ходзе зліцця двух звышмасіўных чорныя дзіркі. Мяркуецца, што OJ 287 будзе крыніцай інфрачырвонага выпраменьвання гравітацыйныя хвалі (2).
У 2018 годзе група астрафізікаў прадставіла яшчэ больш падрабязную мадэль і сцвярджала, што можа прадказаць час будучых успышак з дакладнасцю да некалькіх гадзін (3). Згодна з гэтай мадэллю, наступная ўспышка адбудзецца 31 ліпеня 2019 года, а час быў прадказаны з памылкай у 4.4 гадзіны. Ён таксама прадказаў яркасць успышкі, выкліканай ударам, якая адбудзецца падчас гэтай падзеі. Падзея была зафіксавана і пацверджана НАСА Спитцер Прастора Тэлескоп (4), які спыніў працу ў студзені 2020 г. Каб назіраць за прадказанай падзеяй, Spitzer быў нашай адзінай надзеяй, паколькі гэтую ўспышку нельга было ўбачыць ні ў адным іншым тэлескопе на зямлі або на Зямлі арбіта, паколькі Сонца знаходзілася ў сузор'і Рака з OJ 287, а Зямля - па розныя бакі ад яго. Гэта назіранне таксама даказала, што OJ 287 выпраменьвае гравітацыйныя хвалі у інфрачырвонай даўжыні хвалі, як і было прадказана. Згодна з гэтай прапанаванай тэорыяй, чакаецца, што ўспышка OJ 287, выкліканая сутыкненнем, адбудзецца ў 2022 годзе.
Назіранні за гэтымі ўспышкамі абмяжоўваюць «Няма тэарэмы пра валасы” (5,6), у якім сцвярджаецца, што пакуль чорныя дзіркі не маюць сапраўдных паверхняў, вакол іх ёсць мяжа, за якую нішто - нават святло - не можа вырвацца. Гэтая мяжа называецца гарызонтам падзей. Гэтая тэарэма таксама сцвярджае, што матэрыя, якая ўтварае чорную дзірку або падае ў яе, «знікае» за чорная дзірка гарызонт падзей і таму пастаянна недаступны знешнім назіральнікам, што сведчыць аб тым, што чорныя дзіркі мець «без валасоў». Адным з непасрэдных наступстваў тэарэмы з'яўляецца тое, што чорныя дзіркі можна ахарактарызаваць цалкам з іх маса, электрычны зарад і ўласны спін. На думку некаторых навукоўцаў, гэты знешні край чорнай дзіркі, гэта значыць гарызонт падзей, можа быць няроўным або нерэгулярным, што супярэчыць «тэарэме аб адсутнасці валасоў». Аднак, калі трэба даказаць правільнасць «тэарэмы аб адсутнасці воласа», адзіным праўдападобным тлумачэннем з'яўляецца тое, што нераўнамернае размеркаванне масы вялікай чорнай дзіркі скажае прастору вакол яго такім чынам, каб гэта прывяло да змены шляху меншага чорная дзірка, і, у сваю чаргу, змяніць час чорныя дзіркі сутыкненне з аккреционным дыскам на гэтым канкрэтным месцы арбіта, такім чынам выклікаючы змяненне часу з'яўлення назіраных успышак.
Як і можна было чакаць, чорныя дзіркі цяжка даследаваць. Такім чынам, калі мы рухаемся наперад, шмат іншых эксперыментальных назіранняў адносна чорная дзірка узаемадзеянне з навакольным асяроддзем, а таксама з іншымі чорнымі дзіркамі неабходна вывучыць, перш чым можна пацвердзіць справядлівасць «тэарэмы аб адсутнасці валасоў».
***
Спасылкі:
- Валтонен В., Золя С., і інш. 2016 г., «Спін першаснай чорнай дзіркі ў OJ287, вызначаны стогадовай ўспышкай агульнай адноснасці», Astrophys. Дж. Лет. 819 (2016) № 2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbott BP., і інш. 2016. (LIGO Scientific Collaboration і Virgo Collaboration), «Назіранне гравітацыйных хваль ад зліцця двайковых чорных дзірак», Phys. Вялебны Лет. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Дэй Л., Вальтонен М. Дж., Гопакумар А. і інш 2018. «Праверка наяўнасці рэлятывісцкай масіўнай бінарнай чорнай дзіркі ў OJ 287, выкарыстоўваючы яе стогадовую ўспышку агульнай адноснасці: палепшаныя арбітальныя параметры», Астрафіз. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Лэйн С., Дэй Л., і інш 2020. «Назіранні Спіцэра за прадказанай выбліскам Эдынгтана з Blazar OJ 287». Astrophysical Journal Letters, вып. 894, No 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Гюрлебек, Н., 2015. «Тэарэма без валасоў для чорных дзірак у астрафізічных асяроддзі», Physical Review Letters, 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Хокінг Стывен В., і інш 2016. Мяккія валасы на чорных дзірках. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
***
