Zulo Beltz Bitar Supermasiboko OJ 287-ren erlantzek muga jarri zuten "Ilerik gabeko Teorema"-n

NASAren Spitzer behatoki infragorriak OJ 287 zulo beltz erraldoiaren distira behatu berri du , astrofisikariek garatutako ereduak aurreikusitako denbora-tarte estimatuaren barruan. Behaketa honek Erlatibitate Orokorraren hainbat alderdi probatu ditu, "ilerik gabeko teorema", eta OJ 287 infragorri uhin grabitazionalen iturri bat dela frogatu du.

OJ 287 galaxia , Minbiziaren konstelazioan kokatua, Lurretik 3.5 milioi argi-urtera, bi zulo beltz ditu : handiena, Eguzkiaren masa baino 18 milioi aldiz handiagoa, eta honen inguruan orbitatzen duen zulo beltz txikiago bat dago, eguzkiaren masa baino 150 milioi aldiz handiagoa duena . Bi zulo beltzen sistema bitar bat osatzen dute . Handiaren inguruan orbitatzen ari dela, zulo beltz txikiagoak bere lagun handiagoa inguratzen duen gas eta hautsezko akrezio-disko erraldoiaren kontra talka egiten du, bilioi bat izar baino distiratsuagoa den argi-distira bat sortuz.

Zulo beltz txikiagoak hamabi urtean behin bi aldiz talka egiten du handiagoaren akrezio-diskoarekin. Hala ere, bere orbita obalatua irregularragatik (matematika terminologian kuasi-Keplariarra deritzo, beheko irudian ikusten den bezala), sugarrak une desberdinetan ager daitezke: batzuetan urtebeteko tartearekin; beste batzuetan, 10 urteko tartearekin (1). Orbita modelatzeko eta sugarrak noiz gertatuko ziren aurreikusteko hainbat saiakera ez ziren arrakastatsuak izan 2010era arte, astrofisikariek haien agerpena astebete eta hiru aste arteko errorearekin aurreikusteko gai zen eredu bat sortu zuten arte. Ereduaren zehaztasuna frogatu zen 2015eko abenduan sugarra hiru asteko epean agertuko zela iragarriz.

OJ 287 zulo beltz bitarraren teoria arrakastatsua egiteko erabili zen beste informazio garrantzitsu bat zulo beltz supermasiboak grabitazio-uhinen iturri izan daitezkeela da; hori 2016an bi zulo beltz supermasiboren bat-egitean sortutako grabitazio-uhinen behaketa esperimentalaren ondoren frogatu da . OJ 287 infragorri grabitazio-uhinen iturria izango dela iragarri da (2).

2018an, astrofisikari talde batek eredu zehatzago bat eman zuen, eta etorkizuneko sugarren denbora ordu gutxira aurreikusteko gai zirela aldarrikatu zuen (3). Eredu honen arabera, hurrengo sugarra 2019ko uztailaren 31n gertatuko zen, eta ordua 4.4 orduko errorearekin iragarri zen. Era berean, inpaktuak eragindako sugarraren distira aurreikusi zuen gertaera horretan zehar. Gertaera NASAren Spitzer Espazio Teleskopioak jaso eta baieztatu zuen (4), 2020ko urtarrilean erretiratu zena. Iragarritako gertaera behatzeko, Spitzer zen gure itxaropen bakarra, sugar hau ezin baitzen lurrean edo Lurraren orbitan beste teleskopio batek ikusi , Eguzkia Minbiziaren konstelazioan baitzegoen, OJ 287 eta Lurra kontrako aldeetan zeudelako. Behaketa honek ere frogatu zuen OJ 287k infragorri uhin-luzera grabitazionalak igortzen dituela, aurreikusitako moduan. Proposatutako teoria honen arabera, OJ 287ren inpaktuak eragindako sugarrra 2022an gertatzea espero da.

Sugar hauen behaketek muga bat ezartzen diote " Ilerik gabeko teoremari " (5,6), zeinak dioen zulo beltzek benetako gainazalik ez duten arren, haien inguruan muga bat dagoela, eta horren atzean ezerk ezin duela ihes egin –ezta argiak ere–. Muga horri gertaeren horizonte deritzo. Teorema honek ere postulatzen du zulo beltz bat sortzen duen edo bertara erortzen den materia zulo beltzaren gertaeren horizontearen atzean "desagertzen" dela eta, beraz, betirako eskuraezina dela kanpoko behatzaileentzat, zulo beltzek "ilerik ez" dutela iradokiz. Teoremaren ondorio berehalako bat da zulo beltzak erabat karakterizatu daitezkeela beren masa , karga elektrikoa eta bira intrintsekoa erabiliz. Zientzialari batzuen arabera, zulo beltzaren kanpoko ertz hau, hau da, gertaeren horizontea, gorabeheratsua edo irregularra izan daiteke, eta horrek "Ilerik gabeko teorema" ukatzen du. Hala ere, "Ilerik gabeko teoremaren" zuzentasuna frogatu behar bada, azalpen sinesgarri bakarra da zulo beltz handiaren masa-banaketa irregularrak inguruko espazioa distortsionatuko lukeela, non zulo beltz txikiagoaren ibilbidea aldatzea eragingo lukeen , eta, aldi berean , zulo beltzak orbita horretan akrezio-diskoarekin talka egiteko denbora aldatuko lukeela , eta horrela behatutako sugarren agerpen-denbora aldatuko lukeela.

Espero bezala, zulo beltzak zailak dira aztertzen. Beraz, aurrera egin ahala, zulo beltzen elkarrekintzei buruzko behaketa esperimental gehiago aztertu beharko dira, bai ingurunearekin bai beste zulo beltz batzuekin, "Ilerik gabeko teoremaren" baliozkotasuna baieztatu aurretik.

***

References:

1. Valtonen V., Zola S., et al. 2016, "Lehenengo zulo beltzaren biraketa OJ287-n Erlatibitate Orokorraren mendeurreneko erlantzek zehaztutakoaren arabera", Astrophys. J. Lett. 819 (2016) 2. zk., L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. Abbott BP., et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), "Observation of a Gravitational Waves from a Binary Black Hole Merger", Phys. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. "Zulo beltz masibo erlatibista baten presentzia autentifikatzea OJ 287-n bere Erlatibitate Orokorraren Mendeurrearen Flare erabiliz: Orbital Parametroak Hobetuak", Astrofisiak. 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, liburukia. 894, 1. zenbakia (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. Ile leuna zulo beltzetan. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

***