초대질량 이진 블랙홀 OJ 287의 플레어가 "머리카락 정리 없음"에 제약을 가함

NASA의 적외선 관측소 스피처(Spitzer)는 최근 거대한 쌍성에서 플레어를 관찰했습니다. 블랙홀 시스템 OJ 287은 천체물리학자들이 개발한 모델에 의해 예측된 추정 시간 간격 내에 있습니다. 이 관찰은 일반 상대성 이론인 "머리카락 없는 정리"의 다양한 측면을 테스트했으며 OJ 287이 실제로 적외선의 원천임을 입증했습니다. 중력파.

XNUMXD덴탈의 OJ 287 은하은 지구에서 3.5억 광년 떨어진 게자리에 위치하며 두 개의 블랙홀 – 18억 배 이상인 더 큰 것 질량 태양과 공전하는 것은 더 작습니다. 블랙홀 태양광의 약 150억 XNUMX천만 배 질량, 그리고 그들은 바이너리를 형성합니다 블랙홀 체계. 더 큰 것을 공전하는 동안 더 작은 것 블랙홀 더 큰 동반자를 둘러싸고 있는 거대한 가스와 먼지의 강착 원반을 뚫고 충돌하여 1조보다 더 밝은 빛의 섬광을 생성합니다. 별.

더 작은 블랙홀 12년마다 두 번씩 더 큰 강착 원반과 충돌합니다. 하지만 불규칙한 직사각형으로 인해 궤도 (아래 그림에 표시된 것처럼 수학 용어로 준케플라리안이라고 함) 플레어는 서로 다른 시점에 나타날 수 있습니다. 때로는 10년 정도의 간격을 두고 나타날 수도 있습니다. 다른 때에는 1년 정도 간격을 두고 있습니다(XNUMX). 모델을 만들기 위한 여러 시도 궤도 플레어가 언제 발생할지 예측하는 것은 2010년에 천체물리학자들이 약 2015~XNUMX주의 오류로 발생을 예측할 수 있는 모델을 만들 때까지 성공하지 못했습니다. XNUMX년 XNUMX월 플레어 발생을 XNUMX주 이내로 예측해 모델의 정확성을 입증했다.

성공적인 이진법 이론을 만드는 데 들어간 또 다른 중요한 정보 블랙홀 시스템 OJ 287은 초거대라는 사실입니다 블랙홀 의 소스가 될 수 있습니다 중력파 – 실험적으로 관찰한 후에 확립된 것입니다. 중력파 2016년 두 초거대 질량이 합쳐지는 동안 생산됨 블랙홀. OJ 287은 적외선의 원천으로 예측되었습니다. 중력파 (2).

2018년에 한 천체 물리학자 그룹은 훨씬 더 상세한 모델을 제공했으며 향후 플레어의 시기를 몇 시간 이내에 예측할 수 있다고 주장했습니다(3). 이 모델에 따르면 다음 플레어는 31년 2019월 4.4일에 발생할 것이며 시간은 XNUMX시간의 오차로 예측되었습니다. 또한 해당 사건 중에 충격으로 인해 발생한 플레어의 밝기도 예측했습니다. 이벤트가 캡처되고 확인되었습니다. NASA의 스피처 스페이스 버튼 4년 2020월에 퇴역한 망원경(XNUMX). 예측된 사건을 관찰하기 위해 스피처는 지상이나 지구의 다른 어떤 망원경에서도 볼 수 없었기 때문에 스피처가 우리의 유일한 희망이었습니다. 궤도, 태양은 OJ 287과 지구가 반대편에 있는 게자리에 있었기 때문입니다. 이 관찰은 또한 OJ 287이 방출한다는 것을 증명했습니다. 중력파 예상대로 적외선 파장에서. 제안된 이론에 따르면 OJ 287의 충격으로 인한 플레어는 2022년에 발생할 것으로 예상됩니다.

이러한 플레어의 관찰은 "모발 정리 없음” (5,6) 이는 다음과 같이 말합니다. 블랙홀 실제 표면이 없고 그 주위에는 빛조차도 빠져나올 수 없는 경계가 있습니다. 이 경계를 사건의 지평선이라고 합니다. 이 정리는 또한 블랙홀을 형성하거나 그 안으로 떨어지는 물질이 블랙홀 뒤에서 "사라진다"고 가정합니다. 블랙홀 사건의 지평선은 외부 관찰자가 영구적으로 접근할 수 없으며, 이는 다음을 시사합니다. 블랙홀 "머리카락이 없다". 정리의 즉각적인 결과 중 하나는 다음과 같습니다. 블랙홀 그들의 특징으로 완전히 특성화될 수 있습니다. 질량, 전하 및 고유 스핀. 일부 과학자들에 따르면, 블랙홀의 바깥쪽 가장자리, 즉 사건의 지평선은 울퉁불퉁하거나 불규칙할 수 있으며, 따라서 "머리카락 없음 정리"와 모순될 수 있습니다. 그러나 "머리카락 없음 정리"의 정확성을 증명해야 한다면, 유일한 그럴듯한 설명은 거대 블랙홀의 고르지 못한 질량 분포가 블랙홀의 질량을 왜곡할 것이라는 점뿐입니다. 공간 더 작은 경로의 변경으로 이어질 수 있는 방식으로 주변을 둘러쌉니다. 블랙홀, 그리고 차례로 타이밍을 변경합니다. 블랙홀 해당 특정의 강착 디스크와 충돌 궤도, 따라서 관찰된 플레어의 출현 시간이 변경되었습니다.

예상 할 수 있듯이, 블랙홀 조사하기 어렵습니다. 따라서 우리가 앞으로 나아갈수록 이에 관한 더 많은 실험적 관찰이 이루어집니다. 블랙홀 "모발 없음 정리"의 타당성을 확인하기 전에 주변 및 다른 블랙홀과의 상호 작용을 연구해야 합니다.

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참조 :

1. 발토넨 V., 졸라 S., 외. 2016, "일반 상대성 이론 287주년 플레어에 의해 결정된 OJ819의 2016차 블랙홀 스핀", 천체물리학. J.렛. 2(37) XNUMX호, LXNUMX. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. 애보트 BP., 외. 2016. (LIGO Scientific Collaboration 및 Virgo Collaboration), "이진 블랙홀 병합에서 중력파 관측", Phys. 레트 목사 116, 061102(2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. 외 2018. "일반 상대성 이론 287주년 플레어를 사용하여 OJ XNUMX에서 상대론적 거대 블랙홀 쌍성의 존재 인증: 개선된 궤도 매개변수", 천체 물리학. J. 866, 11(2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
4. 레인 S., 데이 L., 외 2020. "Blazar OJ 287에서 예측된 에딩턴 플레어의 스피처 관찰". 천체물리학 저널 레터, vol. 894, 1번(2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
5. Gürlebeck, N., 2015. "천체 물리학 환경의 블랙홀에 대한 털이 없는 정리", 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters) 114, 151102(2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
6. Hawking Stephen W., et al 2016. 블랙홀의 부드러운 머리카락. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

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