Вспышки от сверхмассивной двойной черной дыры OJ 287 накладывают ограничение на «теорему об отсутствии волос».

НАСА Инфракрасная обсерватория «Спитцер» недавно наблюдала вспышку гигантской двойной системы. черная дыра системы OJ 287, в пределах предполагаемого интервала времени, предсказанного моделью, разработанной астрофизиками. Это наблюдение проверило различные аспекты общей теории относительности, «теоремы об отсутствии волос», и доказало, что OJ 287 действительно является источником инфракрасного излучения. Гравитационные волны.

Ассоциация ОЖ 287 галактика, расположенный в созвездии Рака на расстоянии 3.5 миллиардов световых лет от Земли, имеет два черных дыр – более крупный, масса которого более чем в 18 миллиардов раз превышает массу Солнца и вращается вокруг него, является меньшим черная дыра примерно в 150 миллионов раз больше солнечной массы, и они образуют двойную систему. черная дыра система. Вращаясь вокруг большего, меньший черная дыра врезается в огромный аккреционный диск газа и пыли, окружающий своего более крупного спутника, создавая вспышку света ярче, чем триллион Число звезд:.

Чем меньше черная дыра сталкивается с аккреционным диском большего из них дважды за двенадцать лет. Однако из-за своей неправильной продолговатой формы орбита (называемые квазикеплариевыми в математической терминологии, как показано на рисунке ниже), вспышки могут появляться в разное время – иногда с интервалом всего в один год; в других случаях с интервалом до 10 лет (1). Несколько попыток смоделировать орбита и предсказать, когда произойдут вспышки, было безуспешно до тех пор, пока в 2010 году астрофизики не создали модель, которая могла предсказать их появление с ошибкой примерно от одной до трех недель. Точность модели была продемонстрирована путем прогнозирования появления вспышки в декабре 2015 г. с точностью до трех недель.

Еще одна важная информация, послужившая созданию успешной теории двоичных чисел. черная дыра системы OJ 287 заключается в том, что сверхмассивная черных дыр могут быть источниками гравитационные волны – что установлено после экспериментального наблюдения гравитационные волны в 2016 году, произведенный в результате слияния двух сверхмассивных черных дыр. По прогнозам, OJ 287 станет источником инфракрасного излучения. гравитационные волны (2).

В 2018 году группа астрофизиков представила еще более подробную модель и заявила, что сможет предсказать время будущих вспышек с точностью до нескольких часов (3). Согласно этой модели, следующая вспышка должна была произойти 31 июля 2019 года, время было предсказано с ошибкой в ​​4.4 часа. Он также предсказал яркость вспышки, вызванной ударом, которая произойдет во время этого события. Событие было зафиксировано и подтверждено НАСА Космический телескоп «Спитцер» (4), вышедший из эксплуатации в январе 2020 года. Наблюдение предсказанного события было нашей единственной надеждой на наблюдение «Спитцера», поскольку эту вспышку нельзя было увидеть ни одним другим телескопом на Земле или в земном пространстве. орбита, поскольку Солнце находилось в созвездии Рака, а OJ 287 и Земля находились на противоположных сторонах от него. Это наблюдение также доказало, что OJ 287 излучает гравитационные волны в инфракрасной длине волны, как и предсказывалось. Согласно этой предложенной теории, ожидается, что вспышка OJ 287, вызванная ударом, произойдет в 2022 году.

Наблюдения за этими вспышками накладывают ограничение на «Теорема об отсутствии волос(5,6) в котором говорится, что хотя черных дыр не имеют настоящих поверхностей, вокруг них существует граница, за которую ничто – даже свет – не может выйти. Эта граница называется горизонтом событий. Эта теорема также постулирует, что материя, образующая черную дыру или падающая в нее, «исчезает» за черной дырой. черная дыра горизонт событий и поэтому постоянно недоступен для внешних наблюдателей, что позволяет предположить, что черных дыр не иметь «волос». Одним из непосредственных следствий теоремы является то, что черных дыр могут быть полностью охарактеризованы их массой, электрическим зарядом и собственным спином. По мнению некоторых ученых, этот внешний край черной дыры, то есть горизонт событий, может быть неровным или неровным, что противоречит «теореме об отсутствии волос». Однако, если нужно доказать правильность «теоремы об отсутствии волос», единственное правдоподобное объяснение состоит в том, что неравномерное распределение массы большой черной дыры исказило бы пространство вокруг нее таким образом, что это привело бы к изменению пути меньшего черная дыраи, в свою очередь, изменить время черные дыры столкновение с аккреционным диском на этом конкретном орбита, что приводит к изменению времени появления наблюдаемых вспышек.

Как и следовало ожидать, черных дыр их трудно исследовать. Следовательно, по мере нашего продвижения вперед, появится еще больше экспериментальных наблюдений относительно черная дыра Прежде чем можно будет подтвердить справедливость «теоремы об отсутствии волос», необходимо изучить взаимодействия с окружающей средой, а также с другими черными дырами.

Ссылки:

1. Валтонен В., Золя С., и др.. 2016, «Вращение первичной черной дыры в OJ287, определенное столетней вспышкой Общей теории относительности», Astrophys. J. Lett. 819 (2016) №2, Л37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. Эббот БП., и др.. 2016. (Научное сотрудничество LIGO и сотрудничество Virgo), «Наблюдение за гравитационными волнами от слияния двойных черных дыр», Phys. Преподобный Летт. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. Дей Л., Валтонен М.Дж., Гопакумар А. и др. 2018. «Подтверждение наличия релятивистской массивной двойной двойной дыры в OJ 287 с использованием ее столетней вспышки в соответствии с Общей теорией относительности: улучшенные параметры орбиты», Астрофиз. Дж. 866, 11 (2018 г.). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
4. Лайне С., Дей Л., и др. 2020. «Наблюдения спутником Spitzer прогнозируемой вспышки Эддингтона от Blazar OJ 287». Письма астрофизического журнала, т. 894, № 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
5. Гюрлебек, Н., 2015. «Теорема об отсутствии волос для черных дыр в астрофизических средах», Physical Review Letters, 114, 151102 (2015). ДОИ: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
6. Хокинг Стивен В. и др. 2016. Мягкие волосы на черных дырах. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf