NASA Infraraudonųjų spindulių observatorija Spitzer neseniai stebėjo milžiniško dvejetainio pliūpsnį Juodoji skylė sistema OJ 287, per numatomą laiko intervalą, numatytą pagal astrofizikų sukurtą modelį. Šis stebėjimas išbandė skirtingus bendrosios reliatyvumo teorijos, „beplaukų teoremos“ aspektus ir įrodė, kad OJ 287 iš tikrųjų yra infraraudonųjų spindulių šaltinis. Gravitacinės bangos.
Šios OL 287 galaktika, esantis Vėžio žvaigždyne 3.5 milijardo šviesmečių atstumu nuo Žemės, turi du Juodosios skylės – didesnis, turintis daugiau nei 18 milijardų kartų masė Saulės ir skriejanti aplink ją yra mažesnė Juodoji skylė su maždaug 150 milijonų kartų saulės masė, ir jie sudaro dvejetainį Juodoji skylė sistema. Kol skrieja didesnis, tuo mažesnis Juodoji skylė atsitrenkia į didžiulį dujų ir dulkių kaupimosi diską, supantį savo didesnį kompanioną, sukurdamas šviesos blyksnį, ryškesnį nei trilijonas žvaigždės.
Mažesnis Juodoji skylė susiduria su didesniojo akreciniu disku du kartus per dvylika metų. Tačiau dėl savo netaisyklingos pailgos orbita (matematinėje terminologijoje vadinama kvazikeplariu, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau), blyksniai gali atsirasti skirtingu metu – kartais net vienerių metų intervalu; kitais atvejais – net 10 metų skirtumu (1). Keletas bandymų modeliuoti orbita ir prognozuoti, kada įvyks pliūpsniai, nepavyko iki 2010 m., kai astrofizikai sukūrė modelį, galintį numatyti jų atsiradimą su maždaug vienos ar trijų savaičių paklaida. Modelio tikslumas buvo parodytas prognozuojant, kad 2015 m. gruodžio mėn. prasidės signalas per tris savaites.
Kita svarbi informacija, kuri buvo panaudota kuriant sėkmingą dvejetainės teorijos teoriją Juodoji skylė sistema OL 287 yra tai, kad supermasyvi Juodosios skylės gali būti šaltiniai gravitacinės bangos – kuris buvo nustatytas atlikus eksperimentinį stebėjimą gravitacinės bangos 2016 m., pagamintas sujungiant du supermasyvius Juodosios skylės. Numatyta, kad OL 287 yra infraraudonųjų spindulių šaltinis gravitacinės bangos (2).
2018 m. grupė astrofizikų pateikė dar išsamesnį modelį ir teigė, kad gali numatyti būsimų žybsnių laiką per kelias valandas (3). Pagal šį modelį kitas pliūpsnis įvyks 31 m. liepos 2019 d., o laikas buvo prognozuojamas su 4.4 valandos paklaida. Jis taip pat numatė smūgio sukelto pliūpsnio ryškumą, kuris įvyks to įvykio metu. Įvykį užfiksavo ir patvirtino NASA Spitzer erdvė Teleskopas (4), kuris buvo pašalintas 2020 m. sausio mėn. Stebėti numatytą įvykį, Spitzeris buvo vienintelė mūsų viltis, nes šio žybsnio negalėjo pamatyti joks kitas teleskopas ant žemės ar Žemės orbita, nes Saulė buvo Vėžio žvaigždyne, o OL 287, o Žemė – priešingose jo pusėse. Ši pastaba taip pat įrodė, kad OL 287 skleidžia gravitacinės bangos infraraudonųjų spindulių bangos ilgyje, kaip prognozuota. Remiantis šia pasiūlyta teorija, OL 287 poveikio sukeltas protrūkis turėtų įvykti 2022 m.
Šių raketų stebėjimai suvaržo „Nėra plaukų teoremos“ (5,6), kuriame teigiama, kad tuo tarpu Juodosios skylės neturi tikrų paviršių, aplink juos yra riba, už kurios niekas – net šviesa – negali ištrūkti. Ši riba vadinama įvykių horizontu. Ši teorema taip pat teigia, kad medžiaga, kuri sudaro juodąją skylę arba patenka į ją, „dingsta“ už jos. Juodoji skylė įvykių horizontas, todėl išoriniams stebėtojams jis visam laikui nepasiekiamas, o tai rodo Juodosios skylės neturi „plaukų“. Viena iš tiesioginių teoremos pasekmių yra ta, kad Juodosios skylės galima visiškai apibūdinti su jais masė, elektros krūvis ir vidinis sukimasis. Kai kurių mokslininkų nuomone, šis išorinis juodosios skylės kraštas, ty įvykių horizontas, gali būti nelygus arba netaisyklingas, todėl prieštarauja „Be plaukų teoremai“. Tačiau jei reikia įrodyti „Be plaukų teoremos“ teisingumą, vienintelis tikėtinas paaiškinimas yra tas, kad netolygus didelės juodosios skylės masės pasiskirstymas iškraipys erdvė aplink jį taip, kad tai lemtų mažesnio kelio pasikeitimą Juodoji skylė, o savo ruožtu pakeiskite laiką Juodosios skylės susidūrimas su akreciniu disku orbita, todėl pasikeičia pastebėtų raketų atsiradimo laikas.
Kaip galima tikėtis, Juodosios skylės sunku ištirti. Taigi, einant į priekį, atsiranda daug daugiau eksperimentinių pastabų Juodoji skylė Sąveika su aplinka, taip pat su kitomis juodosiomis skylėmis turi būti ištirta prieš patvirtinant teoremos be plaukų pagrįstumą.
***
Nuorodos:
- Valtonenas V., Zola S., et al. 2016 m., „Pirminis juodosios skylės sukimasis OJ287, nustatytas pagal Bendrosios reliatyvumo teorijos šimtmečio žybsnį“, Astrophys. J. Lett. 819 (2016) nr.2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbott BP., et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), „Gravitacinių bangų stebėjimas iš dvejetainės juodosios skylės susijungimo“, Phys. Kunigas Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumaras A. et al 2018 m. „Reliatyvistinio masyvios juodosios skylės dvejetainio buvimo autentifikavimas OL 287, naudojant jos bendrąjį reliatyvumo šimtmečio paūmėjimą: patobulinti orbitos parametrai“, Astrofija. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Laine S., Dey L., et al 2020. „Spitzer Observations of the Predicted Eddington Flare from Blazar OJ 287“. Astrophysical Journal Letters, t. 894, Nr.1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. „Neplaukų teorema juodosioms skylėms astrofizinėje aplinkoje“, Physical Review Letters 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W. ir kt., 2016. Minkšti plaukai ant juodųjų skylių. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
***
