Della NASA L'osservatorio a infrarossi Spitzer ha recentemente osservato il bagliore di una gigantesca binaria buco nero sistema OJ 287, entro l'intervallo di tempo stimato previsto dal modello sviluppato dagli astrofisici. Questa osservazione ha testato diversi aspetti della Relatività Generale, il “teorema dei capelli no”, e ha dimostrato che OJ 287 è effettivamente una fonte di raggi infrarossi Onde gravitazionali.
I GU 287 galassia, situated in Cancer constellation 3.5 billion light years away from Earth, has two buchi neri – the larger one with over 18 billion times the massa of the Sun and orbiting this is a smaller buco nero with about 150 million times the solar massa, and they form a binary buco nero sistema. Mentre orbita attorno a quello più grande, il più piccolo buco nero crashes through the enormous accretion disk of gas and dust surrounding its larger companion, creating a flash of light brighter than a trillion stelle.
Il più piccolo buco nero collides with the accretion disk of the larger one twice in every twelve years. However, due to its irregular oblong orbita (called quasi-Keplarian in the mathematical terminology, as shown in the figure below), the flares can appear at different times – sometimes as little as one year apart; other times, as much as 10 years apart (1). Several attempts to model the orbita and predicting when flares would happen were unsuccessful until in 2010, when astrophysicists created a model that could predict their occurrence with an error of about one to three weeks. The accuracy of the model was demonstrated by predicting the appearance of a flare in December 2015 to within three weeks.
Un'altra informazione importante che ha contribuito alla realizzazione di una teoria binaria di successo buco nero sistema GU 287 è il fatto che supermassiccio buchi neri possono essere fonti di onde gravitazionali – che è stato stabilito dopo l’osservazione sperimentale del onde gravitazionali nel 2016, prodotto durante la fusione di due supermassicci buchi neri. Si prevede che OJ 287 sia la sorgente degli infrarossi onde gravitazionali (2).
Nel 2018, un gruppo di astrofisici ha fornito un modello ancora più dettagliato e ha affermato di essere in grado di prevedere i tempi dei futuri brillamenti entro poche ore (3). Secondo questo modello, il prossimo brillamento si sarebbe verificato il 31 luglio 2019 e l’orario era stato previsto con un errore di 4.4 ore. Ha inoltre previsto la luminosità del bagliore indotto dall'impatto che avrebbe avuto luogo durante quell'evento. L'evento è stato catturato e confermato da Della NASA Spitzer lo spazio Telescope (4), which retired in January 2020. To observe the predicted event, Spitzer was our only hope since this flare could not be seen by any other telescope on the ground or in Earth’s orbita, as the Sun was in Cancer constellation with OJ 287 and Earth being on opposite sides of it. This observation also proved that OJ 287 emits onde gravitazionali nella lunghezza d'onda dell'infrarosso, come previsto. Secondo questa teoria proposta, il brillamento indotto dall’impatto della GU 287 dovrebbe avvenire nel 2022.
Le osservazioni di questi bagliori mettono un vincolo sul “Nessun teorema sui capelli” (5,6) che afferma che mentre buchi neri non hanno vere e proprie superfici, intorno a loro c'è un confine oltre il quale nulla, nemmeno la luce, può sfuggire. Questo confine è chiamato orizzonte degli eventi. Questo teorema postula anche che la materia che forma un buco nero o che cade in esso “scompare” dietro il buco nero. buco nero orizzonte degli eventi ed è quindi permanentemente inaccessibile agli osservatori esterni, suggerendo ciò buchi neri non avere “capelli”. Una conseguenza immediata del teorema è che buchi neri can be characterized completely with their massa, electric charge and intrinsic spin. According to some scientists, this outer edge of the black-hole, i.e. the event horizon, could be bumpy or irregular, thus contradicting the “No hair theorem”. However, if one has to prove the correctness of the “No hair theorem”, the only plausible explanation is that the uneven mass distribution of the large black-hole would distort the spazio around it in such a manner that it would lead to a change of path of the smaller buco neroe, a sua volta, modificare i tempi del buchi neri collision with the accretion disk on that particular orbita, thus causing a change in the time of appearance of the flares observed.
Come prevedibile, buchi neri sono difficili da sondare. Quindi, mentre andiamo avanti, molte altre osservazioni sperimentali riguardano buco nero le interazioni, con l'ambiente circostante così come con altri buchi neri, devono essere studiate prima di poter confermare la validità del “Teorema senza capelli”.
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Riferimenti:
- Valtonen V., Zola S., et al. 2016, "Rotazione del buco nero primario in OJ287 come determinato dal bagliore del centenario della relatività generale", Astrophys. J. Lett. 819 (2016) n.2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abate BP., et al. 2016. (Collaborazione scientifica LIGO e collaborazione Virgo), “Osservazione delle onde gravitazionali da una fusione di buchi neri binari”, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. "Autenticazione della presenza di un enorme buco nero relativistico binario in GU 287 utilizzando la relatività generale Centenary Flare: parametri orbitali migliorati", astrofisica. J.866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Laine S., Dey L., et al 2020. "Osservazioni Spitzer del previsto Eddington Flare da Blazar OJ 287". Astrophysical Journal Letters, vol. 894, n. 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. "Teorema senza capelli per i buchi neri in ambienti astrofisici", Physical Review Letters 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W., et al 2016. Capelli morbidi sui buchi neri. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
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