QUẢNG CÁO

Pháo sáng từ Hố đen nhị phân siêu lớn OJ 287 gây hạn chế cho “Định lý không có lông”

Đài quan sát hồng ngoại Spitzer của NASA gần đây đã quan sát thấy tia lửa từ hệ thống lỗ đen nhị phân khổng lồ OJ 287, trong khoảng thời gian ước tính được dự đoán bởi mô hình do các nhà vật lý thiên văn phát triển. Quan sát này đã kiểm tra các khía cạnh khác nhau của Thuyết tương đối rộng, “Định lý không sợi tóc”, và chứng minh rằng OJ 287 thực sự là một nguồn của Sóng hấp dẫn hồng ngoại.

Sản phẩm 287 thiên hà, nằm trong chòm sao Cự Giải cách Trái đất 3.5 tỷ năm ánh sáng, có hai lỗ đen - lỗ đen lớn hơn có khối lượng hơn 18 tỷ lần Mặt trời và quay quanh nó là một lỗ đen nhỏ hơn với khoảng 150 triệu lần khối lượng Mặt trời, và chúng tạo thành một hệ thống lỗ đen nhị phân. Trong khi quay quanh lỗ lớn hơn, lỗ đen nhỏ hơn đâm xuyên qua đĩa tích tụ khổng lồ của khí và bụi bao quanh người bạn đồng hành lớn hơn của nó, tạo ra một tia sáng sáng hơn một nghìn tỷ ngôi sao.

Hố đen nhỏ hơn va chạm với đĩa bồi tụ của hố đen lớn hơn hai lần sau mỗi 10 năm. Tuy nhiên, do quỹ đạo thuôn dài không đều của nó (được gọi là quasi-Keplarian trong thuật ngữ toán học, như thể hiện trong hình bên dưới), các đốm sáng có thể xuất hiện vào các thời điểm khác nhau - đôi khi cách nhau một năm; những lần khác, nhiều nhất là 1 năm cách nhau (2010). Một số nỗ lực lập mô hình quỹ đạo và dự đoán thời điểm bùng phát đã không thành công cho đến năm 2015, khi các nhà vật lý thiên văn tạo ra một mô hình có thể dự đoán sự xuất hiện của chúng với sai số khoảng một đến ba tuần. Độ chính xác của mô hình đã được chứng minh bằng cách dự đoán sự xuất hiện của một ngọn lửa vào tháng XNUMX năm XNUMX trong vòng ba tuần.

Một thông tin quan trọng khác giúp hình thành lý thuyết thành công về hệ thống lỗ đen nhị phân OJ 287 là thực tế rằng các lỗ đen siêu lớn có thể là nguồn phát sóng hấp dẫn - được thiết lập sau khi thực nghiệm quan sát sóng hấp dẫn vào năm 2016, được tạo ra trong quá trình hợp nhất hai lỗ đen siêu lớn. OJ 287 đã được dự đoán là nguồn phát ra sóng hấp dẫn hồng ngoại (2).

Hình thể hiện quỹ đạo của BH nhỏ hơn của OJ287 trong năm 2000 và 2023 (1), (3).

Vào năm 2018, một nhóm các nhà vật lý thiên văn đã cung cấp một mô hình thậm chí còn chi tiết hơn và tuyên bố có thể dự đoán thời gian của các đợt bùng phát trong tương lai trong vòng vài giờ (3). Theo mô hình này, lần bùng phát tiếp theo sẽ xảy ra vào ngày 31/2019/4.4 và thời gian được dự đoán với sai số là 4 giờ. Nó cũng dự đoán độ sáng của ngọn lửa do va chạm sẽ xảy ra trong sự kiện đó. Sự kiện đã được chụp lại và xác nhận bởi Kính viễn vọng Không gian Spitzer của NASA (2020), kính này đã nghỉ hưu vào tháng 287 năm 287. Để quan sát sự kiện được dự đoán, Spitzer là hy vọng duy nhất của chúng tôi vì không thể nhìn thấy ngọn lửa này bởi bất kỳ kính viễn vọng nào khác trên mặt đất hoặc trong quỹ đạo Trái đất , vì Mặt trời nằm trong chòm sao Cự giải với OJ 287 và Trái đất ở hai phía đối diện của nó. Quan sát này cũng chứng minh rằng OJ 2022 phát ra sóng hấp dẫn ở bước sóng hồng ngoại, như đã được dự đoán. Theo lý thuyết được đề xuất này, vụ cháy do va chạm từ OJ XNUMX dự kiến ​​sẽ xảy ra vào năm XNUMX.

Việc quan sát thấy những tia sáng này đặt ra một hạn chế đối với “Không có định lý tóc”(5,6) nói rằng trong khi các lỗ đen không có bề mặt thực sự, có một ranh giới xung quanh chúng mà không có gì - kể cả ánh sáng - có thể thoát ra ngoài. Ranh giới này được gọi là chân trời sự kiện. Định lý này cũng giả định rằng vật chất tạo thành lỗ đen hoặc rơi vào đó "biến mất" phía sau chân trời sự kiện lỗ đen và do đó các nhà quan sát bên ngoài vĩnh viễn không thể tiếp cận được, điều này cho thấy rằng các lỗ đen không có "sợi tóc". Một hệ quả tức thì của định lý là các lỗ đen có thể được đặc trưng hoàn toàn bằng khối lượng, điện tích và spin nội tại của chúng. Theo một số nhà khoa học, rìa ngoài của lỗ đen, tức là chân trời sự kiện, có thể gập ghềnh hoặc bất thường, do đó mâu thuẫn với "Định lý không có sợi tóc". Tuy nhiên, nếu người ta phải chứng minh tính đúng đắn của “Định lý không sợi tóc”, thì lời giải thích hợp lý duy nhất là sự phân bố khối lượng không đồng đều của lỗ đen lớn sẽ làm biến dạng không gian xung quanh nó theo cách dẫn đến sự thay đổi đường đi của lỗ đen nhỏ hơn, và đến lượt nó thay đổi thời gian va chạm của lỗ đen với đĩa bồi tụ trên quỹ đạo cụ thể đó, do đó gây ra sự thay đổi thời gian xuất hiện của các đốm sáng quan sát được.

Như có thể mong đợi, lỗ đen rất khó để thăm dò. Do đó, khi chúng ta tiến về phía trước, nhiều quan sát thực nghiệm liên quan đến tương tác của lỗ đen, với môi trường xung quanh cũng như với các lỗ đen khác, sẽ được nghiên cứu trước khi người ta có thể xác nhận tính hợp lệ của “Định lý không sợi tóc”.

***

Tài liệu tham khảo:

  1. Valtonen V., Zola S., et al. 2016, “Lỗ đen sơ cấp quay trong OJ287 được xác định bởi tia sáng bậc trăm của Thuyết Tương đối Tổng quát”, Astrophys. J. Lett. 819 (2016) số 2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
  2. Abbott BP., et al. 2016. (Hợp tác Khoa học LIGO và Hợp tác Xử Nữ), “Quan sát sóng hấp dẫn từ một vụ sáp nhập lỗ đen nhị phân”, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
  3. Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. “Xác thực sự hiện diện của một nhị phân lỗ đen khổng lồ tương đối tính trong OJ 287 bằng cách sử dụng tia sáng thế kỷ theo thuyết tương đối tổng quát của nó: Tham số quỹ đạo được cải thiện”, Vật lý thiên văn. J. 866, 11 (năm 2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
  4. Laine S., Dey L., et al 2020. “Quan sát Spitzer của Eddington được dự đoán bùng phát từ Blazar OJ 287”. Astrophysical Journal Letters, tập. 894, số 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
  5. Gürlebeck, N., 2015. “Định lý không có lông cho lỗ đen trong môi trường vật lý thiên văn”, Physical Review Letters 114, 151102 (năm 2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
  6. Hawking Stephen W., et al 2016. Tóc mềm trên lỗ đen. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

***

Tiến sĩ Shamayita Ray
Tiến sĩ Shamayita Ray
Phòng thí nghiệm Vật lý Không gian, VSSC, Trivandrum, Ấn Độ.

Theo dõi bản tin của chúng tôi

Để được cập nhật tất cả các tin tức mới nhất, ưu đãi và thông báo đặc biệt.

Hầu hết các bài viết được ưa thích

Tiêu thụ Caffeine làm giảm khối lượng vật chất xám

Một nghiên cứu gần đây trên người cho thấy chỉ 10 ngày ...

Biến đổi khí hậu và các đợt nắng nóng khắc nghiệt ở Anh: 40 ° C Lần đầu tiên được ghi nhận 

Sự nóng lên toàn cầu và biến đổi khí hậu đã dẫn đến ...

microRNAs: Hiểu biết mới về cơ chế hoạt động trong nhiễm vi-rút và tầm quan trọng của nó

MicroRNA hoặc trong miRNA ngắn gọn (không nên nhầm lẫn ...
- Quảng cáo -
94,555Người hâm mộNhư
47,688Người theo dõiTheo
1,772Người theo dõiTheo
30Thuê baoTheo dõi