Da NASA observatório infravermelho Spitzer observou recentemente a explosão de gigantescos binários buraco negro sistema OJ 287, dentro do intervalo de tempo estimado previsto pelo modelo desenvolvido pelos astrofísicos. Esta observação testou diferentes aspectos da Relatividade Geral, o “teorema sem cabelo”, e provou que o OJ 287 é de facto uma fonte de infravermelho. Ondas Gravitacionais.
A JO 287 galáxia, situado na constelação de Câncer, a 3.5 bilhões de anos-luz de distância da Terra, tem dois buracos negros – o maior, com mais de 18 bilhões de vezes o massa do Sol e orbitando este é um menor buraco negro com cerca de 150 milhões de vezes a energia solar massa, e eles formam um binário buraco negro sistema. Enquanto orbita o maior, o menor buraco negro colide com o enorme disco de acreção de gás e poeira que envolve seu companheiro maior, criando um flash de luz mais brilhante que um trilhão estrelas.
O menor buraco negro colide com o disco de acreção do disco maior duas vezes a cada doze anos. No entanto, devido ao seu formato oblongo irregular órbita (chamadas de quase-Keplarianas na terminologia matemática, conforme mostrado na figura abaixo), as explosões podem aparecer em momentos diferentes – às vezes com apenas um ano de intervalo; outras vezes, com até 10 anos de intervalo (1). Várias tentativas de modelar o órbita e prever quando as explosões aconteceriam não tiveram sucesso até 2010, quando os astrofísicos criaram um modelo que poderia prever a sua ocorrência com um erro de cerca de uma a três semanas. A precisão do modelo foi demonstrada através da previsão do aparecimento de um surto em dezembro de 2015 dentro de três semanas.
Outra informação importante que contribuiu para a elaboração de uma teoria bem-sucedida do binário buraco negro sistema OJ 287 é o fato de que supermassivo buracos negros podem ser fontes de ondas gravitacionais – que foi estabelecido após a observação experimental do ondas gravitacionais em 2016, produzido durante a fusão de dois supermassivos buracos negros. Prevê-se que o JO 287 seja a fonte do infravermelho ondas gravitacionais (2).
Em 2018, um grupo de astrofísicos forneceu um modelo ainda mais detalhado e afirmou ser capaz de prever o momento das futuras explosões em poucas horas (3). De acordo com este modelo, a próxima explosão ocorreria em 31 de julho de 2019 e o tempo foi previsto com um erro de 4.4 horas. Ele também previu o brilho do clarão induzido pelo impacto que ocorreria durante esse evento. O evento foi capturado e confirmado por Da NASA Spitzer Espaço Telescópio (4), que se aposentou em janeiro de 2020. Para observar o evento previsto, o Spitzer era nossa única esperança, já que esta explosão não poderia ser vista por nenhum outro telescópio no solo ou na Terra. órbita, já que o Sol estava na constelação de Câncer com OJ 287 e a Terra em lados opostos dela. Esta observação também comprovou que o JO 287 emite ondas gravitacionais no comprimento de onda infravermelho, conforme previsto. De acordo com esta teoria proposta, a explosão induzida pelo impacto do JO 287 deverá ocorrer em 2022.
As observações dessas chamas colocam uma restrição no “Sem teorema do cabelo”(5,6) que afirma que enquanto buracos negros não têm superfícies verdadeiras, existe uma fronteira em torno delas, além da qual nada – nem mesmo a luz – pode escapar. Esse limite é chamado de horizonte de eventos. Este teorema também postula que a matéria que forma um buraco negro ou cai nele “desaparece” atrás do buraco negro. buraco negro horizonte de eventos e é, portanto, permanentemente inacessível a observadores externos, sugerindo que buracos negros não tem “sem cabelo”. Uma consequência imediata do teorema é que buracos negros podem ser caracterizados completamente com seus massa, carga elétrica e spin intrínseco. De acordo com alguns cientistas, esta borda externa do buraco negro, ou seja, o horizonte de eventos, pode ser acidentada ou irregular, contradizendo assim o “teorema da ausência de cabelo”. No entanto, se for necessário provar a exatidão do “teorema da ausência de cabelo”, a única explicação plausível é que a distribuição desigual da massa do grande buraco negro distorceria a espaço em torno dele de tal maneira que levaria a uma mudança de caminho do menor buraco negroe, por sua vez, alterar o tempo do buraco negro colisão com o disco de acréscimo naquele particular órbita, provocando assim uma alteração no tempo de aparecimento das erupções observadas.
Como pode ser esperado, buracos negros são difíceis de sondar. Portanto, à medida que avançamos, muitas mais observações experimentais sobre buraco negro As interações, com o ambiente, bem como com outros buracos negros, devem ser estudadas antes que se possa confirmar a validade do “Teorema da ausência de cabelo”.
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Referências:
- Valtonen V., Zola S., et al. 2016, “Rotação do buraco negro primário no OJ287 conforme determinado pelo alargamento centenário da Relatividade Geral”, Astrophys. J. Lett. 819 (2016) no.2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
- Abbot BP., et al. 2016. (LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration), “Observação de Ondas Gravitacionais de uma Fusão Binária de Buracos Negros”, Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
- Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. "Autenticando a presença de um binário relativístico de buraco negro maciço no OJ 287 usando seu alargamento centenário da relatividade geral: Parâmetros orbitais aprimorados", Astrotrofias. J. 866, 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
- Laine S., Dey L., et al 2020. “Observações de Spitzer do Eddington Flare predito de Blazar OJ 287”. Astrophysical Journal Letters, vol. 894, No. 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
- Gürlebeck, N., 2015. “Teorema Sem Cabelo para Buracos Negros em Ambientes Astrofísicos”, Physical Review Letters 114 (151102). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
- Hawking Stephen W., et al 2016. Cabelo macio em buracos negros. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf
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