Nasine infrardeči observatorij Spitzer je pred kratkim opazoval izbruh iz gigantskega dvojnega sistema Črna luknja sistem UL 287, znotraj predvidenega časovnega intervala, ki ga predvideva model, ki so ga razvili astrofiziki. Ta ugotovitev je preizkusila različne vidike splošne relativnostne teorije, "teorem brez las", in dokazala, da je UL 287 res vir infrardečega sevanja. Gravitacijski valovi.
O UL 287 Galaksija, ki se nahaja v ozvezdju Raka 3.5 milijarde svetlobnih let od Zemlje, ima dva črne luknje – večji z več kot 18 milijardami masa Sonca in kroženje okoli tega je manjši Črna luknja s približno 150-milijonkrat večjo sončno masa, in tvorijo dvojiško datoteko Črna luknja sistem. Med kroženjem večjega, manjšega Črna luknja strmoglavi skozi ogromen akrecijski disk plina in prahu, ki obdaja svojega večjega spremljevalca, in ustvari blisk svetlobe, svetlejši od bilijona zvezde.
Manj Črna luknja dvakrat v vsakih dvanajstih letih trči z akrecijskim diskom večjega. Vendar zaradi svoje nepravilne podolgovate orbita (v matematični terminologiji imenovani kvazikeplarski, kot je prikazano na spodnji sliki), se lahko izbruhi pojavijo ob različnih časih – včasih v razmaku le enega leta; drugič v razmiku celo 10 let (1). Več poskusov modeliranja orbita in napovedovanje, kdaj se bodo zgodili izbruhi, je bilo neuspešno vse do leta 2010, ko so astrofiziki ustvarili model, ki bi lahko napovedal njihov pojav z napako približno enega do treh tednov. Natančnost modela je bila dokazana z napovedjo pojava izbruha decembra 2015 v treh tednih natančno.
Še en pomemben podatek, ki je prispeval k nastanku uspešne binarne teorije Črna luknja sistem UL 287 je dejstvo, da supermasivno črne luknje so lahko viri gravitacijski valovi – kar je bilo ugotovljeno po eksperimentalnem opazovanju gravitacijski valovi leta 2016, proizveden ob združitvi dveh supermasivnih črne luknje. UL 287 naj bi bil vir infrardečega sevanja gravitacijski valovi (2).
Leta 2018 je skupina astrofizikov zagotovila še podrobnejši model in trdila, da lahko napove čas prihodnjih izbruhov v nekaj urah (3). Po tem modelu bi se naslednji izbruh zgodil 31. julija 2019, čas pa je bil napovedan z napako 4.4 ure. Napovedal je tudi svetlost izbruha, ki ga bo povzročil udarec, do katerega bo prišlo med tem dogodkom. Dogodek je posnel in potrdil Nasine Spitzer Vesolje Teleskop (4), ki je bil upokojil januarja 2020. Za opazovanje napovedanega dogodka je bil Spitzer naše edino upanje, saj tega izbruha ni bilo mogoče videti z nobenim drugim teleskopom na tleh ali Zemlji orbita, saj je bilo Sonce v ozvezdju Raka z OJ 287 in Zemlja na njegovih nasprotnih straneh. To opazovanje je tudi dokazalo, da UL 287 oddaja gravitacijski valovi v infrardeči valovni dolžini, kot je bilo predvideno. V skladu s to predlagano teorijo naj bi do izbruha UL 287, ki ga povzroči trk, prišlo leta 2022.
Opažanja teh izbruhov omejujejo »Brez izreka o laseh” (5,6), ki navaja, da medtem ko črne luknje nimajo pravih površin, je okoli njih meja, čez katero ne more uiti nič – niti svetloba. Ta meja se imenuje obzorje dogodkov. Ta izrek tudi predpostavlja, da snov, ki tvori črno luknjo ali pade vanjo, "izgine" za Črna luknja event horizont in je zato trajno nedostopen zunanjim opazovalcem, kar nakazuje, da črne luknje nimajo "brez las". Ena od neposrednih posledic izreka je, da črne luknje lahko povsem označimo z njihovimi masa, električni naboj in intrinzični spin. Po mnenju nekaterih znanstvenikov bi lahko bil ta zunanji rob črne luknje, tj. obzorje dogodkov, neravni ali nepravilni, kar je v nasprotju s teoremom o brez las. Če pa je treba dokazati pravilnost "teorema brez dlake", je edina verjetna razlaga ta, da bi neenakomerna porazdelitev mase velike črne luknje popačila prostor okoli njega na tak način, da bi to vodilo do spremembe poti manjšega Črna luknjain posledično spremenite čas črne luknje trk z akrecijskim diskom na tem določenem orbita, kar povzroči spremembo časa pojava opazovanih izbruhov.
Kot je mogoče pričakovati, črne luknje jih je težko sondirati. Zato, ko gremo naprej, je veliko več eksperimentalnih opazovanj v zvezi Črna luknja interakcije z okolico kot tudi z drugimi črnimi luknjami je treba preučiti, preden lahko potrdimo veljavnost "teorema brez las".
***
Reference:
- Valtonen V., Zola S., sod. 2016, "Primarni vrtenje črne luknje v OJ287, kot je določeno s stoletnim izbruhom splošne relativnosti", Astrophys. J. Lett. 819 (2016) št.2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbott BP., sod. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), “Opazovanje gravitacijskih valov iz združitve binarne črne luknje”, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. sod 2018. "Preverjanje prisotnosti relativistične masivne binarne črne luknje v OJ 287 z uporabo njenega stoletnega izbruha splošne relativnosti: izboljšani orbitalni parametri", Astrofija. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Laine S., Dey L., sod 2020. »Spitzerjeva opazovanja predvidenega Eddingtonovega plamena iz Blazarja OJ 287«. Astrophysical Journal Letters, letn. 894, št. 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. "Izrek brez las za črne luknje v astrofizičnih okoljih", Pisni pregledi fizike 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W., et al 2016. Mehki lasje na črnih luknjah. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
***
