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Las llamaradas del agujero negro binario supermasivo OJ 287 imponen restricciones al "Teorema sin pelo"

De la NASA El observatorio infrarrojo Spitzer ha observado recientemente la llamarada de un sistema binario gigantesco. agujero negro sistema OJ 287, dentro del intervalo de tiempo estimado predicho por el modelo desarrollado por los astrofísicos. Esta observación ha puesto a prueba diferentes aspectos de la Relatividad General, el "teorema sin pelo", y ha demostrado que OJ 287 es de hecho una fuente de infrarrojos. Ondas gravitacionales.

The OJ 287 galaxia, situado en la constelación de Cáncer a 3.5 millones de años luz de la Tierra, tiene dos los agujeros negros – el más grande con más de 18 mil millones de veces el masa del Sol y orbitando este hay un más pequeño agujero negro con alrededor de 150 millones de veces la energía solar masa, y forman un binario agujero negro sistema. Mientras orbita el más grande, el más pequeño agujero negro choca contra el enorme disco de acreción de gas y polvo que rodea a su compañero más grande, creando un destello de luz más brillante que un billón de millones. estrellas.

La más pequeña agujero negro choca con el disco de acreción del más grande dos veces cada doce años. Sin embargo, debido a su forma oblonga irregular órbita (llamadas cuasi-keplarianas en terminología matemática, como se muestra en la figura siguiente), las llamaradas pueden aparecer en diferentes momentos, a veces con tan solo un año de diferencia; otras veces, con hasta 10 años de diferencia (1). Varios intentos de modelar la órbita y predecir cuándo ocurrirían las llamaradas no tuvo éxito hasta que en 2010, los astrofísicos crearon un modelo que podía predecir su ocurrencia con un error de aproximadamente una a tres semanas. La precisión del modelo quedó demostrada al predecir la aparición de una llamarada en diciembre de 2015 en un plazo de tres semanas.

Otro dato importante que contribuyó a la elaboración de una teoría exitosa del sistema binario. agujero negro sistema DO 287 es el hecho de que supermasivo los agujeros negros pueden ser fuentes de ondas gravitacionales – que ha sido establecido después de la observación experimental del ondas gravitacionales en 2016, producido durante la fusión de dos supermasivos los agujeros negros. Se ha predicho que el DO 287 será la fuente de infrarrojos ondas gravitacionales (2).

Figura que muestra la órbita del BH más pequeño de OJ287 durante 2000 y 2023 (1), (3).

En 2018, un grupo de astrofísicos proporcionó un modelo aún más detallado y afirmó ser capaz de predecir el momento de futuras llamaradas en unas pocas horas (3). Según este modelo, la próxima llamarada se produciría el 31 de julio de 2019 y la hora se predijo con un error de 4.4 horas. También predijo el brillo de la llamarada inducida por el impacto que se produciría durante ese evento. El hecho fue captado y confirmado por De la NASA Spitzer Espacio Telescopio (4), que se retiró en enero de 2020. Para observar el evento previsto, Spitzer era nuestra única esperanza, ya que esta llamarada no pudo ser vista por ningún otro telescopio en la Tierra o en la Tierra. órbita, ya que el Sol estaba en la constelación de Cáncer con OJ 287 y la Tierra en lados opuestos. Esta observación también demostró que el DO 287 emite ondas gravitacionales en la longitud de onda infrarroja, como se predijo. Según esta teoría propuesta, se espera que la llamarada inducida por el impacto del OJ 287 tenga lugar en 2022.

Las observaciones de estas erupciones imponen una restricción a la "Teorema sin cabello”(5,6) que afirma que si bien los agujeros negros no tienen superficies verdaderas, hay un límite a su alrededor más allá del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Este límite se llama horizonte de sucesos. Este teorema también postula que la materia que forma un agujero negro o cae en él "desaparece" detrás del agujero negro. agujero negro horizonte de sucesos y, por lo tanto, es permanentemente inaccesible para los observadores externos, lo que sugiere que los agujeros negros no tener “pelo”. Una consecuencia inmediata del teorema es que la los agujeros negros se pueden caracterizar completamente con su masa, carga eléctrica y espín intrínseco. Según algunos científicos, este borde exterior del agujero negro, es decir, el horizonte de sucesos, podría tener baches o ser irregular, lo que contradice el “teorema de la falta de pelo”. Sin embargo, si hay que demostrar la exactitud del “teorema de la falta de pelo”, la única explicación plausible es que la distribución desigual de la masa del gran agujero negro distorsionaría la imagen. espacio alrededor de él de tal manera que conduzca a un cambio de trayectoria del más pequeño agujero negroy, a su vez, cambiar el tiempo del agujeros negros colisión con el disco de acreción en ese particular órbita, provocando así un cambio en el momento de aparición de las llamaradas observadas.

Como puede esperarse, los agujeros negros son difíciles de sondear. Por lo tanto, a medida que avanzamos, aparecerán muchas más observaciones experimentales sobre agujero negro Antes de poder confirmar la validez del “teorema de la falta de pelo”, es necesario estudiar las interacciones con el entorno y con otros agujeros negros.

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Referencias:

  1. Valtonen V., Zola S., et al. 2016, “Giro del agujero negro primario en OJ287 según lo determinado por el destello del centenario de la Relatividad General”, Astrophys. J. Lett. 819 (2016) n. ° 2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
  2. Abbott BP., et al. 2016. (Colaboración científica LIGO y Colaboración Virgo), "Observación de ondas gravitacionales de una fusión binaria de agujeros negros", Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
  3. Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. “Autenticación de la presencia de un binario de agujero negro masivo relativista en OJ 287 utilizando su destello centenario de relatividad general: parámetros orbitales mejorados”, Astrofias. J 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
  4. Laine S., Dey L., et al 2020. “Observaciones de Spitzer de la llamarada de Eddington prevista de Blazar OJ 287”. Cartas del diario astrofísico, vol. 894, N ° 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
  5. Gürlebeck, N., 2015. “Teorema sin pelo para agujeros negros en entornos astrofísicos”, Physical Review Letters 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
  6. Hawking Stephen W., et al 2016. Pelo suave en los agujeros negros. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

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Doctora Shamayita Ray
Doctora Shamayita Ray
Laboratorio de Física Espacial, VSSC, Trivandrum, India.

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