Գերզանգվածային Երկուական սև խոռոչից OJ 287 բռնկումները սահմանափակում են «Ոչ մազերի թեորեմը»

NASA- ն Spitzer-ի ինֆրակարմիր աստղադիտարանը վերջերս դիտել է հսկա երկուականի բռնկումը Սեւ անցք համակարգ OJ 287, աստղաֆիզիկոսների կողմից մշակված մոդելի կողմից կանխատեսված գնահատված ժամանակային միջակայքում: Այս դիտարկումը փորձարկել է Հարաբերականության ընդհանուր տեսության տարբեր ասպեկտներ՝ «Առանց մազերի թեորեմը» և ապացուցել, որ OJ 287-ն իսկապես ինֆրակարմիրի աղբյուր է։ Գրավիտացիոն ալիքներ.

The ՕԵ 287 Հարդագողի ճանապարհ, որը գտնվում է Քաղցկեղ համաստեղությունում Երկրից 3.5 միլիարդ լուսային տարի հեռավորության վրա, ունի երկու Սեւ խոռոչներ – ավելի մեծը՝ ավելի քան 18 միլիարդ անգամ զանգված Արեգակի շուրջը և սա ավելի փոքր է Սեւ անցք մոտ 150 միլիոն անգամ արևի հետ զանգված, և նրանք կազմում են երկուական Սեւ անցք համակարգ. Մինչ պտտվում է ավելի մեծը, այնքան փոքրը Սեւ անցք բախվում է գազի և փոշու հսկայական սկավառակի միջով, որը շրջապատում է իր ավելի մեծ ուղեկիցը՝ առաջացնելով լույսի բռնկում ավելի քան մեկ տրիլիոն աստղերը.

Փոքր Սեւ անցք յուրաքանչյուր տասներկու տարին մեկ երկու անգամ բախվում է մեծի ակրեցիոն սկավառակի հետ: Սակայն իր անկանոն երկարավուն պատճառով ուղեծիր (որը մաթեմատիկական տերմինաբանությամբ կոչվում է քվազի-Կեպլարյան, ինչպես ցույց է տրված ստորև նկարում), բռնկումները կարող են հայտնվել տարբեր ժամանակներում, երբեմն՝ մեկ տարվա տարբերությամբ; այլ անգամ՝ 10 տարվա տարբերությամբ (1): Մոդելավորման մի քանի փորձեր ուղեծիր և կանխատեսել, թե երբ տեղի կունենան բռնկումները, անհաջող էին մինչև 2010 թվականը, երբ աստղաֆիզիկոսները ստեղծեցին մոդել, որը կարող էր կանխատեսել դրանց առաջացումը մոտ մեկից երեք շաբաթվա սխալով: Մոդելի ճշգրտությունը ցուցադրվել է 2015 թվականի դեկտեմբերին բռնկման երևույթը կանխատեսելով մինչև երեք շաբաթվա ընթացքում:

Եվս մեկ կարևոր տեղեկություն, որը մտավ երկուականի հաջող տեսության ստեղծման մեջ Սեւ անցք համակարգը OJ 287 այն է, որ գերզանգվածային Սեւ խոռոչներ կարող են աղբյուր լինել գրավիտացիոն ալիքներ – որը հաստատվել է փորձնական դիտարկումից հետո գրավիտացիոն ալիքներ 2016 թվականին արտադրված երկու գերզանգվածների միաձուլման ժամանակ Սեւ խոռոչներ. Կանխատեսվում է, որ OJ 287-ը կլինի ինֆրակարմիրի աղբյուրը գրավիտացիոն ալիքներ (2).

2018 թվականին մի խումբ աստղաֆիզիկոսներ ներկայացրեցին ավելի մանրամասն մոդել և պնդեցին, որ կարող են կանխատեսել ապագա բռնկումների ժամանակը մի քանի ժամվա ընթացքում (3): Ըստ այս մոդելի՝ հաջորդ բռնկումը տեղի կունենար 31 թվականի հուլիսի 2019-ին, իսկ ժամանակը կանխատեսվում էր 4.4 ժամ սխալով։ Այն նաև կանխատեսում էր հարվածից առաջացած բռնկման պայծառությունը, որը տեղի կունենա այդ իրադարձության ժամանակ: Իրադարձությունը ֆիքսել և հաստատել է NASA- ն Spitzer Տարածություն Աստղադիտակ (4), որը գործի է դրվել 2020 թվականի հունվարին: Կանխատեսված իրադարձությունը դիտարկելու համար Spitzer-ը մեր միակ հույսն էր, քանի որ այս բռնկումը հնարավոր չէր տեսնել որևէ այլ աստղադիտակով գետնի կամ Երկրի վրա: ուղեծիր, քանի որ Արևը գտնվում էր Քաղցկեղի համաստեղությունում՝ OJ 287 և Երկիրը գտնվում էր դրա հակառակ կողմերում: Այս դիտարկումը նույնպես ապացուցեց, որ OJ 287 արտանետում է գրավիտացիոն ալիքներ ինֆրակարմիր ալիքի երկարությամբ, ինչպես կանխատեսվում էր: Համաձայն այս առաջարկվող տեսության, OJ 287-ի ազդեցության հետևանքով բռնկումը ակնկալվում է, որ տեղի կունենա 2022 թվականին:

Այս բռնկումների դիտարկումները սահմանափակում են «Մազերի թեորեմ չկա» (5,6), որը նշում է, որ մինչդեռ Սեւ խոռոչներ չունեն իրական մակերեսներ, նրանց շուրջ կա մի սահման, որից այն կողմ ոչինչ, նույնիսկ լույսը, չի կարող փախչել: Այս սահմանը կոչվում է իրադարձությունների հորիզոն: Այս թեորեմը նաև ենթադրում է, որ այն նյութը, որը ձևավորում է սև խոռոչ կամ ընկնում է դրա մեջ, «անհետանում է» դրա հետևում. Սեւ անցք իրադարձությունների հորիզոնը և, հետևաբար, մշտապես անհասանելի է արտաքին դիտորդների համար, ինչը հուշում է, որ Սեւ խոռոչներ «մազեր չունենա». Թեորեմի անմիջական հետևանքն այն է, որ Սեւ խոռոչներ կարելի է ամբողջությամբ բնութագրել դրանցով զանգված, էլեկտրական լիցք և ներքին սպին։ Որոշ գիտնականների կարծիքով՝ սև խոռոչի այս արտաքին եզրը, այսինքն՝ իրադարձությունների հորիզոնը, կարող է լինել խորդուբորդ կամ անկանոն՝ այդպիսով հակասելով «Առանց մազերի թեորեմին»: Այնուամենայնիվ, եթե պետք է ապացուցել «Ոչ մազերի թեորեմի» ճիշտությունը, ապա միակ խելամիտ բացատրությունն այն է, որ մեծ սև խոռոչի զանգվածի անհավասար բաշխումը կխեղաթյուրի տարածություն դրա շուրջ այնպես, որ դա կհանգեցնի փոքրի ուղու փոփոխության Սեւ անցք, և իր հերթին փոխեք ժամանակացույցը սև խոռոչի բախում այդ կոնկրետ ակրեցիոն սկավառակի հետ ուղեծիր, այդպիսով առաջացնելով նկատվող բռնկումների առաջացման ժամանակի փոփոխություն։

Ինչպես և սպասվում է, Սեւ խոռոչներ դժվար է հետաքննել. Հետևաբար, մինչ մենք առաջ ենք շարժվում, ավելի շատ փորձարարական դիտարկումներ կան Սեւ անցք Շրջապատի, ինչպես նաև այլ սև խոռոչների հետ փոխազդեցությունները պետք է ուսումնասիրվեն՝ նախքան «Ոչ մազերի թեորեմի» վավերականությունը հաստատելը:

***

Հիշատակում:

1. Վալտոնեն Վ., Զոլա Ս., et al. 2016թ., «Առաջնային սև խոռոչի պտույտը OJ287-ում, ինչպես որոշվել է Հարաբերականության ընդհանուր հարաբերականության հարյուրամյա բռնկումով», Աստղագիտություն: Ջ.Լեթ. 819 (2016) հ.2, Լ37։ DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. Abbott BP., et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), «Գրավիտացիոն ալիքների դիտարկումը երկուական սև խոռոչի միաձուլումից», ֆիզ. Լեթ քհնյ. 116, 061102 (2016 թ.). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. Դեյ Լ., Վալտոնեն Մ.Ջ., Գոպակումար Ա. et al 2018. «Ռելյատիվիստական ​​զանգվածային սև խոռոչի երկուականի առկայության հաստատում OJ 287-ում՝ օգտագործելով դրա ընդհանուր հարաբերականության հարյուրամյա բռնկումը. բարելավված ուղեծրային պարամետրեր», Աստղագիտություն. J. 866, 11 (2018): DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
4. Լայն Ս., Դեյ Լ., et al 2020. «Spitzer Observations of the Predicted Eddington Flare from Blazar OJ 287»: Astrophysical Journal Letters, հատ. 894, թիվ 1 (2020): DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
5. Գյուրլեբեկ, Ն., 2015. «Աստղաֆիզիկական միջավայրում սև անցքերի համար առանց մազերի թեորեմ», Ֆիզիկական Review Letters 114, 151102 (2015): DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
6. Hawking Stephen W., et al 2016. Փափուկ մազերը սև անցքերի վրա: https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

***