NASA-së Observatori infra-kuqe Spitzer ka vëzhguar kohët e fundit shpërthimin nga binar gjigant vrimë e zezë sistemi OJ 287, brenda intervalit kohor të vlerësuar të parashikuar nga modeli i zhvilluar nga astrofizikanët. Ky vëzhgim ka testuar aspekte të ndryshme të Relativitetit të Përgjithshëm, "teorema pa flokë" dhe vërtetoi se OJ 287 është me të vërtetë një burim i infra të kuqe Valët gravitacionale.
La OJ 287 Kashta e Kumtrit, i vendosur në yjësinë e Kancerit 3.5 miliardë vite dritë larg nga Toka, ka dy vrimat e zeza – më i madhi me mbi 18 miliardë herë masë e Diellit dhe që rrotullohet ky është një më i vogël vrimë e zezë me rreth 150 milionë herë diellore masë, dhe ato formojnë një binar vrimë e zezë sistemi. Ndërsa rrotullohet rreth më i madh, aq më i vogël vrimë e zezë përplaset nëpër diskun e madh të grumbullimit të gazit dhe pluhurit që rrethon shokun e tij më të madh, duke krijuar një blic drite më të shndritshëm se një trilion yjet.
Sa më i vogël vrimë e zezë përplaset me diskun e grumbullimit të më të madhit dy herë në çdo dymbëdhjetë vjet. Megjithatë, për shkak të zgjatur të parregullt orbitë (të quajtura kuazi-keplariane në terminologjinë matematikore, siç tregohet në figurën më poshtë), ndezjet mund të shfaqen në kohë të ndryshme - ndonjëherë me një distancë prej një viti; herë të tjera, deri në 10 vjet diferencë (1). Disa përpjekje për të modeluar orbitë dhe parashikimi se kur do të ndodhnin ndezjet ishin të pasuksesshme deri në vitin 2010, kur astrofizikanët krijuan një model që mund të parashikonte shfaqjen e tyre me një gabim prej rreth një deri në tre javë. Saktësia e modelit u demonstrua duke parashikuar shfaqjen e një shpërthimi në dhjetor 2015 deri në tre javë.
Një tjetër pjesë e rëndësishme e informacionit që shkoi në krijimin e një teorie të suksesshme të binares vrimë e zezë sistemi OJ 287 është fakti se supermasiv vrimat e zeza mund të jenë burime të valët gravitacionale – e cila është krijuar pas vëzhgimit eksperimental të valët gravitacionale në vitin 2016, prodhuar gjatë bashkimit të dy supermasive vrimat e zeza. OJ 287 është parashikuar të jetë burimi i infra të kuqes valët gravitacionale (2).
Në vitin 2018, një grup astrofizikanësh ofruan një model edhe më të detajuar dhe pretenduan se ishin në gjendje të parashikonin kohën e shpërthimeve të ardhshme brenda pak orësh (3). Sipas këtij modeli, shpërthimi i radhës do të ndodhte më 31 korrik 2019 dhe koha ishte parashikuar me një gabim prej 4.4 orësh. Ai gjithashtu parashikoi shkëlqimin e shpërthimit të shkaktuar nga ndikimi që do të ndodhte gjatë asaj ngjarje. Ngjarja është kapur dhe konfirmuar nga NASA-së Spitzer Hapësirë Teleskopi (4), i cili doli në pension në janar 2020. Për të vëzhguar ngjarjen e parashikuar, Spitzer ishte shpresa jonë e vetme pasi kjo flakërim nuk mund të shihej nga asnjë teleskop tjetër në tokë ose në Tokë orbitë, pasi Dielli ishte në yjësinë e Kancerit me OJ 287 dhe Toka ishte në anët e kundërta të tij. Ky vëzhgim vërtetoi gjithashtu se OJ 287 emeton valët gravitacionale në gjatësinë e valës infra të kuqe, siç parashikohej. Sipas kësaj teorie të propozuar, shpërthimi i shkaktuar nga ndikimi nga OJ 287 pritet të ndodhë në vitin 2022.
Vëzhgimet e këtyre ndezjeve vendosin një kufizim në "Asnjë teoremë e flokëve” (5,6) ku thuhet se ndërsa vrimat e zeza nuk kanë sipërfaqe të vërteta, ka një kufi rreth tyre përtej të cilit asgjë – as drita – nuk mund të shpëtojë. Ky kufi quhet horizonti i ngjarjeve. Kjo teoremë gjithashtu postulon se lënda që formon një vrimë të zezë ose po bie në të "zhduket" pas vrimë e zezë horizonti i ngjarjeve dhe për këtë arsye është përgjithmonë i paarritshëm për vëzhguesit e jashtëm, duke sugjeruar se vrimat e zeza nuk kanë "pa flokë". Një pasojë e menjëhershme e teoremës është se vrimat e zeza mund të karakterizohen plotësisht me të tyre masë, ngarkesa elektrike dhe rrotullimi i brendshëm. Sipas disa shkencëtarëve, ky skaj i jashtëm i vrimës së zezë, pra horizonti i ngjarjeve, mund të jetë me gunga ose i parregullt, duke kundërshtuar kështu "teoremën pa flokë". Megjithatë, nëse dikush duhet të provojë korrektësinë e "teoremës pa flokë", i vetmi shpjegim i besueshëm është se shpërndarja e pabarabartë e masës së vrimës së zezë do të shtrembëronte hapësirë rreth tij në një mënyrë të tillë që do të çonte në ndryshimin e rrugës së më të voglit vrimë e zezë, dhe nga ana tjetër ndryshoni kohën e vrima e zezë përplasja me diskun e grumbullimit në atë të veçantë orbitë, duke shkaktuar kështu një ndryshim në kohën e shfaqjes së flakërimeve të vërejtura.
Siç mund të pritet, vrimat e zeza janë të vështira për t'u hetuar. Prandaj, ndërsa ecim përpara, shumë më tepër vëzhgime eksperimentale në lidhje me vrimë e zezë ndërveprimet, me mjedisin, si dhe me vrima të tjera të zeza, duhet të studiohen përpara se dikush të konfirmojë vlefshmërinë e "teoremës pa flokë".
***
Referencat:
- Valtonen V., Zola S., et al. 2016, "Rrotullimi primar i vrimës së zezë në OJ287 siç përcaktohet nga flakërimi njëqindvjeçar i Relativitetit të Përgjithshëm", Astrophys. J. Lett. 819 (2016) nr.2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbott BP., et al. 2016. (LiGO Scientific Colaboration and Virgo Colaboration), “Observation of Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger”, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. "Vërtetimi i pranisë së një binar relativist masiv të vrimës së zezë në OJ 287 duke përdorur flakërimin e njëqindvjeçarit të relativitetit të përgjithshëm: parametra orbitalë të përmirësuar", Astrofia. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Laine S., Dey L., et al 2020. "Vëzhgimet e Spitzer të shpërthimit të parashikuar të Eddington nga Blazar OJ 287". Astrophysical Journal Letters, vëll. 894, Nr. 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. "Teorema pa qime për vrimat e zeza në mjediset astrofizike", Letrat fizike Rishikimi 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W., et al 2016. Flokë të butë në vrimat e zeza. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
***
