WERBUNG

Flares aus dem Supermassive Binary Black Hole OJ 287 schränken das „No Hair Theorem“ ein

WISSENSCHAFTENASTRONOMIE & RAUMWISSENSCHAFTFlares aus dem Supermassive Binary Black Hole OJ 287 schränken das „No Hair Theorem“ ein

Das Infrarot-Observatorium Spitzer der NASA hat vor kurzem das Aufflackern des gigantischen binären Schwarzen-Loch-Systems OJ 287 innerhalb des geschätzten Zeitintervalls beobachtet, das von dem von Astrophysikern entwickelten Modell vorhergesagt wurde. Diese Beobachtung hat verschiedene Aspekte der Allgemeinen Relativitätstheorie, das „No-hair-Theorem“, getestet und bewiesen, dass OJ 287 tatsächlich eine Quelle von Infrarot-Gravitationswellen ist.

Das ABl. 287 Galaxie, die sich im Sternbild Krebs 3.5 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt befindet, hat zwei Schwarze Löcher – das größere mit der über 18 Milliarden Sonnenmasse und dieses umkreist ein kleineres Schwarzes Loch mit der etwa 150 Millionen Sonnenmasse, und sie bilden ein binäres Schwarzes Lochsystem. Während es das größere umkreist, stürzt das kleinere Schwarze Loch durch die enorme Akkretionsscheibe aus Gas und Staub, die seinen größeren Begleiter umgibt, und erzeugt einen Lichtblitz, der heller ist als eine Billion Sterne.

Das kleinere Schwarze Loch kollidiert zweimal alle zwölf Jahre mit der Akkretionsscheibe des größeren. Aufgrund ihrer unregelmäßigen länglichen Umlaufbahn (in der mathematischen Terminologie als Quasi-Keplarian bezeichnet, wie in der Abbildung unten gezeigt) können die Flares jedoch zu unterschiedlichen Zeiten auftreten – manchmal mit einem Abstand von nur einem Jahr; zu anderen Zeiten bis zu 10 Jahre auseinander (1). Mehrere Versuche, die Umlaufbahn zu modellieren und das Auftreten von Flares vorherzusagen, waren erfolglos, bis Astrophysiker 2010 ein Modell erstellten, das ihr Auftreten mit einem Fehler von etwa ein bis drei Wochen vorhersagen konnte. Die Genauigkeit des Modells wurde durch die Vorhersage des Auftretens einer Fackel im Dezember 2015 innerhalb von drei Wochen demonstriert.

Eine weitere wichtige Information, die in eine erfolgreiche Theorie des binären Schwarzen Lochsystems OJ 287 eingeflossen ist, ist die Tatsache, dass supermassereiche Schwarze Löcher Quellen von Gravitationswellen sein können – was nach der experimentellen Beobachtung der Gravitationswellen im Jahr 2016 festgestellt wurde. entsteht bei der Verschmelzung zweier supermassereicher Schwarzer Löcher. OJ 287 wurde als Quelle von Infrarot-Gravitationswellen vorhergesagt (2).

Abbildung zeigt die Umlaufbahn des kleineren BH von OJ287 in den Jahren 2000 und 2023 (1),(3).

Im Jahr 2018 lieferte eine Gruppe von Astrophysikern ein noch detaillierteres Modell und behauptete, den Zeitpunkt zukünftiger Flares innerhalb weniger Stunden vorhersagen zu können (3). Nach diesem Modell würde der nächste Flare am 31. Juli 2019 auftreten und die Zeit wurde mit einem Fehler von 4.4 Stunden vorhergesagt. Es sagte auch die Helligkeit des durch den Aufprall verursachten Flares voraus, das während dieses Ereignisses stattfinden wird. Das Ereignis wurde vom Spitzer-Weltraumteleskop (4) der NASA aufgenommen und bestätigt, das im Januar 2020 in den Ruhestand ging. Um das vorhergesagte Ereignis zu beobachten, war Spitzer unsere einzige Hoffnung, da dieser Flare von keinem anderen Teleskop am Boden oder in der Erdumlaufbahn gesehen werden konnte , da sich die Sonne in der Krebskonstellation mit OJ 287 befand und die Erde sich auf gegenüberliegenden Seiten davon befand. Diese Beobachtung bewies auch, dass OJ 287 wie vorhergesagt Gravitationswellen im Infrarotbereich aussendet. Nach dieser vorgeschlagenen Theorie wird erwartet, dass die stoßinduzierte Flare von OJ 287 im Jahr 2022 stattfinden wird.

Die Beobachtungen dieser Flares schränken die „Kein Haarsatz“ (5,6), die besagt, dass Schwarze Löcher zwar keine echten Oberflächen haben, aber es gibt eine Grenze um sie herum, über die nichts – nicht einmal Licht – entweichen kann. Diese Grenze wird Ereignishorizont genannt. Dieses Theorem postuliert auch, dass die Materie, die ein Schwarzes Loch bildet oder hineinfällt, hinter dem Ereignishorizont des Schwarzen Lochs „verschwindet“ und daher für externe Beobachter dauerhaft unzugänglich ist, was darauf hindeutet, dass Schwarze Löcher „keine Haare“ haben. Eine unmittelbare Konsequenz des Theorems ist, dass die Schwarzen Löcher vollständig mit ihrer Masse, ihrer elektrischen Ladung und ihrem Eigenspin charakterisiert werden können. Nach Ansicht einiger Wissenschaftler könnte dieser äußere Rand des Schwarzen Lochs, also der Ereignishorizont, holprig oder unregelmäßig sein und damit dem „No-Hair-Theorem“ widersprechen. Wenn man jedoch die Richtigkeit des „No-Hair-Theorems“ beweisen muss, ist die einzig plausible Erklärung, dass die ungleichmäßige Massenverteilung des großen Schwarzen Lochs den Raum um es herum so verzerren würde, dass es zu einer Veränderung führen würde der Bahn des kleineren Schwarzen Lochs und ändern wiederum den Zeitpunkt der Kollision des Schwarzen Lochs mit der Akkretionsscheibe auf dieser bestimmten Umlaufbahn, wodurch sich der Zeitpunkt des Auftretens der beobachteten Flares ändert.

Wie zu erwarten ist, Schwarze Löcher sind schwer zu ergründen. Daher müssen im weiteren Verlauf noch viele weitere experimentelle Beobachtungen bezüglich der Wechselwirkungen von Schwarzen Löchern sowohl mit der Umgebung als auch mit anderen Schwarzen Löchern untersucht werden, bevor die Gültigkeit des „No-Hair-Theorems“ bestätigt werden kann.

***

References:

  1. Valtonen V., Zola S., et al. 2016, „Primary Black Hole Spin in OJ287, wie durch die Allgemeine Relativitätstheorie Centenary Flare bestimmt“, Astrophys. J. Lett. 819 (2016) Nr. 2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
  2. Abbott BP., et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration und Virgo Collaboration), „Beobachtung von Gravitationswellen aus einer Verschmelzung binärer Schwarzer Löcher“, 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. "Authentifizierung der Anwesenheit eines relativistischen massereichen Schwarzen Lochs in OJ 287 unter Verwendung seines hundertjährigen Flare der Allgemeinen Relativitätstheorie: Verbesserte Orbitalparameter", Astrophie. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
  4. Laine S., Dey L., et al 2020. „Spitzer Observations of the Predicted Eddington Flare from Blazar OJ 287“. Astrophysical Journal Letters, vol. 894, Nr. 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
  5. Gürlebeck, N., 2015. „No-Hair Theorem for Black Holes in Astrophysical Environments“, Physical Review Letters 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
  6. Hawking Stephen W., et al. 2016. Weiches Haar auf Schwarzen Löchern. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

***

Shamayita Ray PhD
Shamayita Ray PhD
Labor für Weltraumphysik, VSSC, Trivandrum, Indien.

ABONNIEREN SIE UNSEREN NEWSLETTER

Aktualisierung mit den neuesten Nachrichten, Angeboten und Sonderankündigungen.

- Werbung -

Beliebteste Artikel

Ficus Religiosa: Wenn Wurzeln eindringen, um zu bewahren

Ficus Religiosa oder Heilige Feige ist eine schnell wachsende...

Arten von COVID-19-Impfstoffen in der Mode: Könnte etwas nicht in Ordnung sein?

In der medizinischen Praxis bevorzugt man generell Zeit...

Könnten Polymersomen ein besseres Lieferfahrzeug für COVID-Impfstoffe sein?

Eine Reihe von Inhaltsstoffen wurde als Träger verwendet...
- Werbung -
99,750FansLike
69,697VerfolgerFolgen
6,319VerfolgerFolgen
31AbonnentenAbonnieren