Определить движение двух огромных черных дыр гораздо сложнее. Ученые должны учитывать факторы, которые могут не оказывать заметного влияния на более мелкие объекты; главным из них является то, что называется гравитационными волнами. Общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию как искривление пространства массой объекта. Когда объект движется в пространстве, искажения превращаются в волны. Эйнштейн предсказал существование гравитационных волн в 1916 году, но они не наблюдались непосредственно до 2015 года с помощью лазерного интерферометра Gravitational Wave Observatory (LIGO).
Чем больше масса объекта, тем больше и энергичнее создаваемые им гравитационные волны. В системе OJ 287 ученые ожидают, что гравитационные волны будут настолько большими, что они смогут унести достаточно энергии от системы, чтобы значительно изменить орбиту меньшей черной дыры - и, следовательно, время вспышек.
В то время как предыдущие исследования OJ 287 учитывали гравитационные волны, модель 2018 года пока является наиболее детальной. Включив информацию, собранную из обнаруженных ЛИГО гравитационных волн, он уточняет окно, в котором, как ожидается, произойдет вспышка, всего на 1 1/2 дня.
Чтобы еще больше уточнить предсказание вспышек до четырех часов, ученые подробно описали физические характеристики более крупной черной дыры. В частности, новая модель включает в себя нечто, называемое теоремой о "безволосости" черных дыр.
Опубликованная в 1960-х годах группой физиков, в которую входил Стивен Хокинг, эта теорема дает предсказание о природе поверхности черной дыры. - Хотя у черных дыр нет истинной поверхности, ученые знают, что вокруг них есть граница, за которую ничто-даже свет-не может вырваться. Некоторые идеи утверждают, что внешний край, называемый горизонтом событий, может быть неровным или нерегулярным, но теорема без волос утверждает, что "поверхность" не имеет таких признаков, даже волос (название теоремы было шуткой).
Другими словами, если бы черную дыру разрезали посередине вдоль оси ее вращения, то поверхность была бы симметричной. (Ось вращения Земли почти идеально совпадает с ее северным и Южным полюсами. Если вы разрежете планету пополам вдоль этой оси и сравните две половинки, то обнаружите, что наша планета в основном симметрична, хотя такие особенности, как океаны и горы, создают некоторые небольшие вариации между половинами.)
Нахождение Симметрии
В 1970-х годах почетный профессор Калифорнийского технологического института Кип Торн описал, как этот сценарий-спутник, вращающийся вокруг массивной черной дыры-потенциально может показать, была ли поверхность черной дыры гладкой или неровной. Правильно предсказав орбиту меньшей черной дыры с такой точностью, новая модель поддерживает теорему о безволосости, что означает, что наше базовое понимание этих невероятно странных космических объектов верно. Другими словами, система OJ 287 поддерживает идею о том, что поверхности черных дыр симметричны вдоль их осей вращения.
Так как же гладкость поверхности массивной черной дыры влияет на время движения орбиты меньшей черной дыры? Эта орбита определяется главным образом массой большей черной дыры. Если бы она стала более массивной или сбросила часть своего веса, это изменило бы размер орбиты меньшей черной дыры. Но распределение массы тоже имеет значение. Массивная выпуклость на одной стороне большой черной дыры исказила бы пространство вокруг нее иначе, чем если бы черная дыра была симметричной. Это затем изменило бы траекторию движения меньшей черной дыры по орбите ее спутника и значительно изменило бы время столкновения черной дыры с диском на этой конкретной орбите.
Для ученых, изучающих черные дыры, очень важно доказать или опровергнуть теорему об отсутствии волос. Без этого мы не можем доверять тому, что черные дыры, как это было предусмотрено Хокингом и другими, вообще существуют", - сказал Маури Валтонен, астрофизик из Университета Турку в Финляндии и соавтор статьи.
Научные данные Spitzer продолжают анализироваться научным сообществом через архив данных Spitzer, расположенный в инфракрасном научном архиве, размещенном в IPAC в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. JPL руководил операциями миссии Spitzer для директората научной миссии НАСА в Вашингтоне. Научные операции проводились в научном центре Спитцера при Ипак в Калифорнийском технологическом институте. Космические аппараты базировались в Локхид-Мартин-Спейс в Литтлтоне, штат Колорадо. Caltech управляет JPL для NASA.