a NASA A Spitzer infravörös obszervatórium a közelmúltban figyelte meg a gigantikus bináris fellángolást fekete lyuk rendszer OJ 287, az asztrofizikusok által kidolgozott modell által megjósolt becsült időintervallumon belül. Ez a megfigyelés az általános relativitáselmélet különböző aspektusait tesztelte, a „nem hajú tételt”, és bebizonyította, hogy az OJ 287 valóban infravörös forrás. Gravitációs hullámok.
A HL 287. Galaxy, amely a Rák csillagképben található, 3.5 milliárd fényévre a Földtől, két fekete lyukak – a nagyobb, több mint 18 milliárdszoros tömeg a Nap és ez körül kering egy kisebb fekete lyuk a napenergia körülbelül 150 milliószorosával tömeg, és binárist alkotnak fekete lyuk rendszer. Miközben a nagyobb, a kisebb körül kering fekete lyuk keresztülütközik a nagyobb társát körülvevő hatalmas gáz- és porfelhalmozódó korongon, és egy billiónál fényesebb fényvillanást hoz létre csillagok.
A kisebb fekete lyuk tizenkét évente kétszer ütközik a nagyobb akkréciós korongjával. Szabálytalan hosszúkássága miatt azonban pálya (a matematikai terminológiában kvázi-keplariánusnak nevezik, amint az alábbi ábrán látható), a fellángolások különböző időpontokban jelenhetnek meg – néha akár egy év eltéréssel is; máskor akár 10 év különbséggel (1). Több kísérlet is történt a modellezésre pálya és a fáklyák bekövetkezésének előrejelzése sikertelen volt 2010-ig, amikor is az asztrofizikusok olyan modellt készítettek, amely körülbelül egy-három hetes hibával előre jelezte a kitörésüket. A modell pontosságát a 2015. decemberi fáklya megjelenésének három héten belüli előrejelzése bizonyította.
Egy másik fontos információ, amely egy sikeres bináris elmélet elkészítéséhez vezetett fekete lyuk rendszer OJ 287 az a tény, hogy szupermasszív fekete lyukak forrásai lehetnek gravitációs hullámok – amelyet a kísérleti megfigyelés után állapítottak meg a gravitációs hullámok 2016-ban, két szupermasszív összeolvadásakor készült fekete lyukak. Az OJ 287-et jósolták az infravörös forrásnak gravitációs hullámok (2).
2018-ban asztrofizikusok egy csoportja még részletesebb modellt nyújtott be, és azt állította, hogy néhány órán belül meg tudja jósolni a jövőbeli kitörések időpontját (3). E modell szerint a következő fáklya 31. július 2019-én következne be, és az időt 4.4 órás hibával jósolták meg. Azt is megjósolta, hogy a becsapódás által kiváltott kitörés fényereje az esemény során bekövetkezik. Az eseményt megörökítette és megerősítette a NASA Spitzer Hely Teleszkóp (4), amely 2020 januárjában vonult ki. A megjósolt esemény megfigyelésére Spitzer volt az egyetlen reményünk, mivel ezt a kitörést semmilyen más távcső nem láthatja a földön vagy a Földön. pálya, mivel a Nap a Rák csillagképben volt, OJ 287 és a Föld annak ellentétes oldalán. Ez a megfigyelés azt is bebizonyította, hogy a HL 287. sz gravitációs hullámok az infravörös hullámhosszon, ahogy azt előre jeleztük. E javasolt elmélet szerint az OJ 287 hatás által kiváltott fellángolása várhatóan 2022-ben következik be.
Ezeknek a fáklyáknak a megfigyelései korlátozzák a „Nincs haj tétel” (5,6), amely kimondja, hogy míg fekete lyukak nincsenek valódi felületeik, körülöttük van egy határ, amelyen túl semmi – még a fény sem – nem tud kiszabadulni. Ezt a határt eseményhorizontnak nevezzük. Ez a tétel azt is feltételezi, hogy az anyag, amely fekete lyukat képez vagy beleesik, „eltűnik” a fekete lyuk eseményhorizont, és ezért külső megfigyelők számára tartósan elérhetetlen, ami arra utal fekete lyukak „nincs haja”. A tétel egyik közvetlen következménye az, hogy a fekete lyukak teljesen jellemezhető velük tömeg, elektromos töltés és intrinsic spin. Egyes tudósok szerint a fekete lyuk külső széle, vagyis az eseményhorizont lehet göröngyös vagy szabálytalan, így ellentmond a „nincs haj” tételnek. Ha azonban be kell bizonyítani a „Nincs haj” tétel helyességét, akkor az egyetlen elfogadható magyarázat az, hogy a nagy fekete lyuk egyenetlen tömegeloszlása torzítaná a hely körülötte oly módon, hogy az a kisebbik útváltoztatásához vezetne fekete lyuk, és viszont módosítsa az időzítést fekete lyukak ütközés az akkréciós koronggal azon a bizonyos pálya, így a megfigyelt fáklyák megjelenési idejének változását okozza.
Amint az várható volt, fekete lyukak nehéz megvizsgálni. Ezért, ahogy haladunk előre, számos további kísérleti megfigyelés következik fekete lyuk a környezettel és más fekete lyukakkal való kölcsönhatásokat tanulmányozni kell, mielőtt megerősíthetnénk a „nincs haj” tétel érvényességét.
***
Referenciák:
- Valtonen V., Zola S., et al. 2016, „Elsődleges fekete lyuk spin az OJ287-ben az általános relativitáselmélet centenáriumi fellángolása szerint”, Astrophys. J. Lett. 819 (2016) 2. sz., L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbott BP., et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), „Gravitációs hullámok megfigyelése bináris fekete lyuk egyesüléséből”, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. „Egy relativisztikus, masszív fekete lyuk bináris fájl jelenlétének hitelesítése az OJ 287-ben az általános relativitáselmélet centenáriumi fellángolása felhasználásával: javított orbitális paraméterek”, Astrophia. 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, vol. 894, 1. szám (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. „Szőrtelen tétel fekete lyukak számára asztrofizikai környezetben”, Fizikai áttekintés betűk 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W. et al 2016. Puha haj a fekete lyukakon. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
***
