Mae fflachiadau o’r Twll Du Deuaidd Mawr OJ 287 yn cyfyngu ar y “Damcaniaeth Dim Gwallt”

NASA Arsyllfa is-goch Mae Spitzer wedi sylwi'n ddiweddar ar fflêr deuaidd enfawr twll du system OJ 287, o fewn y cyfnod amser amcangyfrifedig a ragfynegwyd gan y model a ddatblygwyd gan astroffisegwyr. Mae'r arsylwad hwn wedi profi gwahanol agweddau ar Berthnasedd Cyffredinol, y “Theorem Dim-gwallt”, ac wedi profi bod OJ 287 yn wir yn ffynhonnell o isgoch. Tonnau Disgyrchol.

The OJ287 galaeth, Wedi'i leoli mewn cytser Canser 3.5 biliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd o'r Ddaear, mae gan ddau tyllau duon – yr un mwyaf gyda dros 18 biliwn o weithiau'r un màs o'r Haul ac yn cylchdroi hwn yn llai twll du gyda thua 150 miliwn o weithiau'r haul màs, ac maent yn ffurfio deuaidd twll du system. Wrth orbitio'r un mwyaf, y lleiaf twll du damwain trwy'r ddisg gronni enfawr o nwy a llwch o amgylch ei gydymaith mwy, gan greu fflach o olau yn fwy disglair na thriliwn sêr.

Y lleiaf twll du yn gwrthdaro â disg ailgronni yr un mwyaf ddwywaith ym mhob deuddeg mlynedd. Fodd bynnag, oherwydd ei hirsgwar afreolaidd orbit (a elwir yn lled-Keplarian yn y derminoleg fathemategol, fel y dangosir yn y ffigur isod), gall y fflachiadau ymddangos ar wahanol adegau – weithiau cyn lleied â blwyddyn ar wahân; adegau eraill, cymaint â 10 mlynedd ar wahân (1). Mae sawl ymgais i fodelu'r orbit ac roedd rhagfynegi pryd y byddai fflachiadau yn digwydd yn aflwyddiannus tan yn 2010, pan greodd astroffisegwyr fodel a allai ragfynegi eu digwyddiad gyda chamgymeriad o ryw wythnos i dair wythnos. Dangoswyd cywirdeb y model trwy ragfynegi ymddangosiad fflachiad ym mis Rhagfyr 2015 o fewn tair wythnos.

Darn pwysig arall o wybodaeth a aeth i mewn i wneud damcaniaeth ddeuaidd lwyddiannus twll du system OJ 287 yw'r ffaith bod supermassive tyllau duon gall fod yn ffynonellau tonnau disgyrchiant – sydd wedi'i sefydlu ar ôl arsylwi arbrofol y tonnau disgyrchiant yn 2016, a gynhyrchwyd yn ystod uno dau supermassive tyllau duon. Rhagfynegwyd mai OJ 287 fydd ffynhonnell yr is-goch tonnau disgyrchiant (2).

Yn 2018, darparodd grŵp o astroffisegwyr fodel hyd yn oed yn fwy manwl, gan honni eu bod yn gallu rhagweld amseriad fflachiadau yn y dyfodol o fewn ychydig oriau (3). Yn ôl y model hwn, byddai'r fflam nesaf yn digwydd ar Orffennaf 31, 2019 a rhagwelwyd yr amser gyda gwall o 4.4 awr. Roedd hefyd yn rhagweld disgleirdeb y fflêr a achosir gan effaith a fyddai'n digwydd yn ystod y digwyddiad hwnnw. Daliwyd a chadarnhawyd y digwyddiad gan NASA Spitzer Gofod Telesgop (4), a ymddeolodd ym mis Ionawr 2020. I arsylwi ar y digwyddiad a ragwelwyd, Spitzer oedd ein hunig obaith gan na allai unrhyw delesgop arall ar y ddaear nac yn y Ddaear weld y fflam hon. orbit, gan fod yr Haul yng nghytser Canser gydag OJ 287 a'r Ddaear ar yr ochr arall iddo. Roedd y sylw hwn hefyd yn profi bod OJ 287 yn allyrru tonnau disgyrchiant yn y donfedd isgoch, fel y rhagfynegwyd. Yn ôl y ddamcaniaeth arfaethedig hon disgwylir i’r fflamychiad a achosir gan effaith o OJ 287 ddigwydd yn 2022.

Mae arsylwadau'r fflachiadau hyn yn cyfyngu ar y “Dim theorem gwallt” (5,6) sy'n datgan tra tyllau duon nad oes ganddynt arwynebau go iawn, mae ffin o'u cwmpas na all unrhyw beth - dim hyd yn oed golau - ddianc y tu hwnt iddo. Gelwir y ffin hon yn orwel digwyddiad. Mae’r theorem hwn hefyd yn rhagdybio bod y mater sy’n ffurfio twll du neu sy’n syrthio i mewn iddo yn “diflannu” y tu ôl i’r twll du gorwel digwyddiadau ac felly mae'n anhygyrch yn barhaol i arsylwyr allanol, sy'n awgrymu hynny tyllau duon â “dim gwallt”. Un o ganlyniadau uniongyrchol y theorem yw bod y tyllau duon gellir ei nodweddu yn gyfan gwbl gyda'u màs, gwefr drydanol a sbin cynhenid. Yn ôl rhai gwyddonwyr, gallai ymyl allanol y twll du, hy gorwel y digwyddiad, fod yn anwastad neu'n afreolaidd, gan fynd yn groes i'r “Theorem Dim gwallt”. Fodd bynnag, os oes rhaid profi cywirdeb y “Theorem Dim gwallt”, yr unig esboniad credadwy yw y byddai dosbarthiad màs anwastad y twll du mawr yn ystumio'r gofod o'i amgylch yn y fath fodd fel y byddai yn arwain at newid llwybr o'r lleiaf twll du, ac yn ei dro newid amseriad y twll du gwrthdrawiad â'r ddisg ailgronni ar y penodol hwnnw orbit, gan achosi newid yn amser ymddangosiad y fflachiadau a arsylwyd.

Fel y gellir disgwyl, tyllau duon yn anodd eu harchwilio. Felly, wrth inni symud ymlaen, mae llawer mwy o arsylwadau arbrofol ynglŷn â twll du mae rhyngweithiadau, gyda'r amgylchoedd yn ogystal â thyllau du eraill, i'w hastudio cyn y gellir cadarnhau dilysrwydd y “Theorem Dim gwallt”.

***

Cyfeiriadau:

1. Valtonen V., Zola S., et al. 2016, “Sbin twll du cynradd yn OJ287 fel y pennir gan fflêr canmlwyddiant Perthnasedd Cyffredinol”, Astrophys. J. Lett. 819 (2016) rhif 2, L37. DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8205/819/2/L37
2. Abbott BP., et al. 2016. (Cydweithrediad Gwyddonol LIGO a Chydweithrediad Virgo), “Arsylwi Tonnau Disgyrchol o Uno Twll Du Deuaidd”, Phys. Y Parch Lett. 116, 061102 (2016). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.061102
3. Dey L., Valtonen MJ., Gopakumar A. et al 2018. “Dilysu Presenoldeb Deuaidd Twll Du Anferth Perthynolol yn OJ 287 Gan Ddefnyddio Ei Fflêr Canmlwyddiant Perthnasedd Cyffredinol: Paramedrau Orbitol Gwell”, Astroffis. J. 866, Mr. 11 (2018). DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aadd95
4. Laine S., Dey L., Mr. et al 2020. “Sylwadau Spitzer o Flare Eddington a Ragwelir gan Blazar OJ 287”. Astrophysical Journal Letters, cyf. 894, Rhif 1 (2020). DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab79a4
5. Gürlebeck, N., 2015. “Theorem Dim Gwallt ar gyfer Tyllau Du mewn Amgylcheddau Astroffisegol”, Llythyrau Adolygiad corfforol 114, 151102 (2015). DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.151102
6. Hawking Stephen W., et al 2016. Gwallt Meddal ar Dyllau Du. https://arxiv.org/pdf/1601.00921.pdf

***