სუპერმასიური ორობითი შავი ხვრელიდან OJ 287 ანთებები ზღუდავს "თმის გარეშე თეორემას"

NASA-ს ინფრაწითელი ობსერვატორია Spitzer-მა ახლახან დააფიქსირა აფეთქება გიგანტური ბინარიდან შავი ხვრელი სისტემა OJ 287, ასტროფიზიკოსების მიერ შემუშავებული მოდელის მიერ პროგნოზირებული სავარაუდო დროის ინტერვალის ფარგლებში. ამ დაკვირვებამ გამოსცადა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის სხვადასხვა ასპექტი, „თმის გარეშე თეორემა“ და დაამტკიცა, რომ OJ 287 მართლაც არის ინფრაწითელი წყარო. Გრავიტაციული ტალღები.

ის OJ 287 galaxy, რომელიც მდებარეობს კირჩხიბის თანავარსკვლავედში დედამიწიდან 3.5 მილიარდი სინათლის წლით დაშორებით, აქვს ორი შავ ხვრელებად - უფრო დიდი, 18 მილიარდჯერ მეტი მასობრივი მზისა და მის ორბიტაზე უფრო მცირეა შავი ხვრელი დაახლოებით 150 მილიონჯერ მზისგან მასობრივიდა ისინი ქმნიან ბინარს შავი ხვრელი სისტემა. უფრო დიდის ორბიტისას, მით უფრო პატარაა შავი ხვრელი ეჯახება გაზისა და მტვრის უზარმაზარ აკრეციულ დისკს, რომელიც გარშემორტყმულია მის უფრო დიდ კომპანიონთან, რაც ქმნის ტრილიონზე უფრო კაშკაშა შუქს. ვარსკვლავები.

პატარა შავი ხვრელი ეჯახება უფრო დიდის აკრეციულ დისკს ყოველ თორმეტ წელიწადში ორჯერ. თუმცა მისი არარეგულარული წაგრძელებულის გამო ორბიტაზე (მათემატიკურ ტერმინოლოგიაში კვაზი-კეპლარიულს უწოდებენ, როგორც ნაჩვენებია ქვემოთ მოცემულ ფიგურაში), აფეთქებები შეიძლება გამოჩნდეს სხვადასხვა დროს - ზოგჯერ ერთი წლის ინტერვალით; სხვა დროს, 10 წლის ინტერვალით (1). მოდელირების რამდენიმე მცდელობა ორბიტაზე და პროგნოზირება, როდის მოხდებოდა აფეთქებები, წარუმატებელი იყო 2010 წლამდე, როდესაც ასტროფიზიკოსებმა შექმნეს მოდელი, რომელსაც შეეძლო მათი გამოვლენის წინასწარმეტყველება დაახლოებით ერთიდან სამ კვირამდე შეცდომით. მოდელის სიზუსტე აჩვენა 2015 წლის დეკემბერში აფეთქების გაჩენის პროგნოზით სამ კვირაში.

კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ინფორმაცია, რომელიც შევიდა ბინარის წარმატებული თეორიის შექმნაში შავი ხვრელი სისტემა OJ 287 არის ის ფაქტი, რომ სუპერმასიური შავ ხვრელებად შეიძლება იყოს წყარო გრავიტაციული ტალღები – რომელიც დადგინდა ექსპერიმენტული დაკვირვების შემდეგ გრავიტაციული ტალღები 2016 წელს, წარმოებული ორი სუპერმასივის შერწყმის დროს შავ ხვრელებად. OJ 287 იწინასწარმეტყველეს, რომ ინფრაწითელი წყარო იქნება გრავიტაციული ტალღები (2).

2018 წელს, ასტროფიზიკოსთა ჯგუფმა წარმოადგინა კიდევ უფრო დეტალური მოდელი და ამტკიცებდა, რომ შეძლებდა მომავალი აფეთქებების დროის პროგნოზირებას რამდენიმე საათში (3). ამ მოდელის მიხედვით, შემდეგი აფეთქება მოხდებოდა 31 წლის 2019 ივლისს და დრო იწინასწარმეტყველეს 4.4 საათის შეცდომით. მან ასევე იწინასწარმეტყველა ზემოქმედებით გამოწვეული აფეთქების სიკაშკაშე, რომელიც მოხდება ამ მოვლენის დროს. მოვლენა აღბეჭდილია და დაადასტურა NASA-ს სპიცერი ფართი ტელესკოპი (4), რომელიც გამოვიდა 2020 წლის იანვარში. წინასწარმეტყველური მოვლენის დასაკვირვებლად, სპიცერი ჩვენი ერთადერთი იმედი იყო, რადგან ამ აფეთქებას ვერც ერთი სხვა ტელესკოპით ვერ ხედავდა მიწაზე ან დედამიწის მახლობლად. ორბიტაზე, რადგან მზე იყო კირჩხიბის თანავარსკვლავედში OJ 287 და დედამიწა მის საპირისპირო მხარეს იყო. ამ დაკვირვებამ ასევე დაადასტურა, რომ OJ 287 ასხივებს გრავიტაციული ტალღები ინფრაწითელ ტალღის სიგრძეში, როგორც იწინასწარმეტყველა. ამ შემოთავაზებული თეორიის მიხედვით, ზემოქმედებით გამოწვეული აფეთქება OJ 287-დან მოსალოდნელია 2022 წელს.

ამ აფეთქებებზე დაკვირვებამ შეზღუდა "არ არის თმის თეორემა” (5,6), სადაც ნათქვამია, რომ ხოლო შავ ხვრელებად არ აქვთ ჭეშმარიტი ზედაპირები, მათ ირგვლივ არის საზღვარი, რომლის მიღმაც ვერაფერი - სინათლეც კი - ვერ გაიქცევა. ამ ზღვარს მოვლენის ჰორიზონტს უწოდებენ. ეს თეორემა ასევე ამტკიცებს, რომ მატერია, რომელიც ქმნის შავ ხვრელს ან ეცემა მასში, „ქრება“ შავი ხვრელი მოვლენათა ჰორიზონტი და, შესაბამისად, მუდმივად მიუწვდომელია გარე დამკვირვებლებისთვის, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ შავ ხვრელებად აქვს "თმა არ". თეორემის ერთი უშუალო შედეგი არის ის, რომ შავ ხვრელებად შეიძლება სრულად დახასიათდეს მათი მასობრივი, ელექტრული მუხტი და შინაგანი სპინი. ზოგიერთი მეცნიერის აზრით, შავი ხვრელის ეს გარე კიდე, ანუ მოვლენათა ჰორიზონტი, შეიძლება იყოს მუწუკები ან არარეგულარული, რაც ეწინააღმდეგება „არა თმის თეორემას“. თუმცა, თუ ვინმეს უნდა დაადასტუროს „არა თმის თეორემის“ სისწორე, ერთადერთი დამაჯერებელი ახსნა არის ის, რომ დიდი შავი ხვრელის მასის არათანაბარი განაწილება დაამახინჯებს სივრცეში მის ირგვლივ ისე, რომ ეს გამოიწვევს პატარას გზის შეცვლას შავი ხვრელი, და თავის მხრივ შეცვალოს დრო შავი ხვრელები შეჯახება აკრეციულ დისკთან ამ კონკრეტულზე ორბიტაზე, რითაც დაფიქსირდა აფეთქებების გამოჩენის დროში ცვლილება.

როგორც მოსალოდნელია, შავ ხვრელებად ძნელი გამოსაკვლევია. აქედან გამომდინარე, რაც წინ მივდივართ, კიდევ ბევრი ექსპერიმენტული დაკვირვება შავი ხვრელი ურთიერთქმედება, როგორც გარემოსთან, ასევე სხვა შავ ხვრელებთან, უნდა იქნას შესწავლილი მანამ, სანამ არ დადასტურდება "თმის გარეშე თეორემის" მართებულობა.

***

წყაროები:

1. ვალტონენ ვ., ზოლა ს., et al. 2016 წელი, „პირველადი შავი ხვრელის ტრიალი OJ287-ში, როგორც განისაზღვრება ფარდობითობის ზოგადი თეორიის ასწლოვანი აფეთქებით“, ასტროფია. ჯ.ლეტი. 819 (2016) No2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. Abbott BP., et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration და Virgo Collaboration), “Gravitational Waves of Observation from a Binary Black Hole Merger”, ფიზ. მეუფე ლეტ. 116, 061102 (2016 წ.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. დეი ლ., ვალტონენ მჯ., გოპაკუმარ ა. et al 2018. „რელატივისტური მასიური შავი ხვრელის ორობითი არსებობის ავთენტიფიკაცია OJ 287-ში მისი ზოგადი ფარდობითობის ასწლეულის აფეთქების გამოყენებით: გაუმჯობესებული ორბიტალური პარამეტრები“, ასტროფია. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
4. ლეინ ს., დეი ლ., et al 2020. „სპიცერის დაკვირვებები ედინგტონის წინასწარმეტყველურ აფეთქებაზე Blazar OJ 287-დან“. ასტროფიზიკური ჟურნალის წერილები, ტ. 894, No1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
5. გიურლებეკი, ნ., 2015. „არა-თმის თეორემა შავი ხვრელებისთვის ასტროფიზიკურ გარემოში“, ფიზიკური მიმოხილვა წერილები 114, 151102 (2015 წ.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
6. ჰოკინგი სტივენ ვ. და სხვები 2016 წ. რბილი თმა შავ ხვრელებზე. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

***