超大質量連星ブラックホールOJ287からのフレアは、「ブラックホール脱毛定理」に制約を課します

NASAの 赤外線天文台スピッツァーは最近、巨大連星からのフレアを観測した ブラックホール 星系 OJ 287 は、天体物理学者が開発したモデルによって予測される推定時間間隔内にあります。この観測は、一般相対性理論、「毛のない定理」のさまざまな側面をテストし、OJ 287 が実際に赤外線源であることを証明しました。 重力波.

　 OJ287 銀河は、地球から 3.5 億光年離れた蟹座に位置し、XNUMX つの星を持っています。 ブラックホール – 18億倍を超える大きなもの 質量 太陽のより小さいものであり、これが周回しているのは、 ブラックホール 太陽の約150億XNUMX万倍 質量、そしてそれらはバイナリを形成します ブラックホール システム。大きい方が周回している間、小さい方が ブラックホール より大きな伴星を取り囲むガスと塵の巨大な降着円盤を突き抜けて、1兆よりも明るい閃光を生み出す。 星.

小さい ブラックホール は 12 年に 2 回、大きい方の降着円盤と衝突します。ただし、その不規則な長方形のため、 オービット (下の図に示すように、数学用語では準ケプラリアンと呼ばれます)、フレアは異なる時期に現れる可能性があり、場合によっては 10 年程度の間隔しかありません。時には 1 年も離れていることもあります (XNUMX)。をモデル化するいくつかの試み オービット 2010 年に天体物理学者がフレアの発生を約 2015 ～ XNUMX 週間の誤差で予測できるモデルを作成するまで、フレアがいつ発生するかを予測することはできませんでした。モデルの精度は、XNUMX 年 XNUMX 月のフレアの出現を XNUMX 週間以内に予測することで実証されました。

バイナリ理論の成功に貢献したもう 1 つの重要な情報 ブラックホール システム OJ 287 は、超大質量であるという事実です。 ブラックホール のソースになる可能性があります 重力波 – これは実験的な観察後に確立されました。 重力波 2016年、XNUMXつの超大質量の合体中に生産された ブラックホール。 OJ 287 は赤外線の発生源であると予測されている 重力波 とします。

2018年、天体物理学者のグループはさらに詳細なモデルを提供し、将来のフレアのタイミングを数時間以内に予測できると主張した(3)。このモデルによると、次のフレアは 31 年 2019 月 4.4 日に発生し、その時刻は XNUMX 時間の誤差で予測されました。また、そのイベント中に発生する衝突によるフレアの明るさも予測しました。このイベントをキャプチャして確認したのは、 NASAの スピッツァー スペース 4 年 2020 月に引退した望遠鏡 (XNUMX)。このフレアは地上や地球上の他の望遠鏡では見ることができなかったため、予測された現象を観測するにはスピッツァーが唯一の希望でした。 オービット、太陽はOJ 287を持つ蟹座にあり、地球はその反対側にあったためです。この観察は、OJ 287 が放出していることも証明しました。 重力波 予測どおり、赤外線の波長で。この提案された理論によれば、OJ 287 からの衝突によるフレアは 2022 年に起こると予想されています。

これらのフレアの観測は、「脱毛定理なし」 (5,6) と述べていますが、 ブラックホール 本当の表面はなく、その周りには境界線があり、そこを越えると何も（光さえも）逃げることができません。この境界は事象の地平線と呼ばれます。この定理はまた、ブラックホールを形成する物質、またはブラックホールに落ちようとしている物質は、ブラックホールの背後で「消える」と仮定しています。 ブラックホール 事象の地平面に存在するため、外部の観測者は永久にアクセスできなくなります。 ブラックホール 「毛がない」。定理の直接的な結果の 1 つは、 ブラックホール 完全に特徴付けることができます 質量、電荷と固有スピン。一部の科学者によると、ブラックホールのこの外縁、つまり事象の地平線はでこぼこしていたり​​不規則であったりする可能性があり、「毛がない定理」に矛盾しているという。しかし、「毛のない定理」の正しさを証明しなければならないとしたら、唯一納得できる説明は、大きなブラックホールの不均一な質量分布によって歪みが生じるということです。 スペース 小さなものの進路変更につながるような方法でその周りを囲みます。 ブラックホール、そして順番に、 ブラックホール その特定の降着円盤との衝突 オービット、したがって、観察されるフレアの出現時間に変化が生じます。

当然のことながら、 ブラックホール 調査するのは困難です。したがって、私たちが前進するにつれて、以下に関するさらに多くの実験的観察が行われます。 ブラックホール 「毛なし定理」の妥当性を確認する前に、周囲のブラックホールや他のブラックホールとの相互作用を研究する必要があります。

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参照：

1. Valtonen V.、Zola S.、 ら。 2016年、「一般相対性理論の287周年フレアによって決定されたOJ819の主要なブラックホールスピン」、Astrophys。 J.レット2016（2）no.37、LXNUMX。 DOI： https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. アボットBP。、 ら。 2016.（LIGO科学コラボレーションとVirgoコラボレーション）、「ブラックホール連星の合併による重力波の観測」、Phys。 レット牧師116、061102（2016）。 DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. Dey L.、Valtonen MJ。、Gopakumar A. ら 2018.「一般相対性理論287周年フレアを使用したOJXNUMXにおける相対論的大規模ブラックホール連星の存在の認証：軌道パラメータの改善」、 天体。 J. 866、 11（2018）。 DOI： https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
4. Laine S.、Dey L.、 ら 2020.「BlazarOJ287から予測されたエディントンフレアのスピッツァー観測」。 アストロフィジカルジャーナルレター、vol。 894、No。1（2020）。 DOI： https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
5. Gürlebeck、N.、2015年。「天体物理学的環境におけるブラックホールのブラックホール脱毛定理」、 Physical Review Lettersに 114、151102（2015）。 DOI： https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
6. Hawking Stephen W.、etal2016.ブラックホールの柔らかい髪。 https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

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