Położony w gwiazdozbiorze Raka, który znajduje się na planie ekliptyki, OJ 287 jest, jak zobaczymy, bardzo nietypowy ze względu na niektóre swoje cechy.
Na naszych szerokościach geograficznych kwazar ten jest widoczny od stycznia do początku wiosny.
OJ 287 zawiera w swoim centrum czarną dziurę o masie rzędu 18 miliardów mas Słońca, co czyni ją najbardziej masywną czarną dziurą znanego wszechświata.
Charakterystyka OJ 287
| Typ: | BL Lac |
| Rektascencja: | 08h 54m 48,9s |
| Deklinacja: | +20° 06′ 01” |
| Redszift: | 0,306 |
| Odległość: | 3,5 x 109 al |
| Jasność pozorna: | +14,83 |
Dwie czarne dziury w OJ 287?
Zaobserwowaliśmy okresową zmienność jasności (optycznej i/lub radiowej) OJ 287 co około 11,8 roku. Szczyty niektórych okresów są podzielone.
Rysunek powyżej, na którym widać drugą czarną dziurę o masie 100 milionów mas Słońca, może dać proste wyjaśnienie tego zjawiska (dżety).
Zmienność peryhelium orbity tego drugiego obiektu wyjaśniałaby zmiany odległości obserwowane między szczytami. (Efekt relatywistyczny).
Możemy już zauważyć tę pierwszą zbieżność z okresowością Słońca, która wynosi średnio 11,7 roku, jak widzimy w cyklu słonecznym Wolfa-Schwabe’a.
Ale teraz sprawy przybierają gorszy obrót.
15 września 2010 r. intuicja kazała nam porównać krzywą jasności OJ 287 z krzywą cyklu słonecznego. Mamy wtedy kilka niespodzianek.
Te dwie krzywe, z wyjątkiem dat, są niemal identyczne! (Kliknij oba obrazy obok, aby je powiększyć i wydrukować, co pozwoli ci łatwiej porównać krzywe).
Znajdujemy tam:
- Te same zmiany amplitudy (zaznaczone na czerwono od A do G).
- Te same podwójne szczyty na wierzchołkach amplitudy.
- Minimum Maundera.
- Minimum Daltona.
- A teraz najbardziej niezwykła anomalia: cykl słoneczny poprzedza o około 200 lat cyklu OJ 287. Wszystko odbywa się tak, jakby Słońce było dyrygentem.
Natychmiast poinformowaliśmy o tym odkryciu dr Jeana-Claude’a Peckera (CDF), dr Christiana Bizouarda (Obserwatorium Paryskie), dr Valery’ego Kotova (KrAO), a nieco później dr Guya Artznera (IAS i SAF).
Obiekcje i odpowiedzi
1. To tylko przypadek, który spłatał nam figla.
Odpowiedź (rys. poniżej) została nam dostarczona przez dr Valery’ego Kotova.
Jest to funkcja wzajemnej korelacji r (d) maksymalnych amplitud pików w cyklu Wolfa Słońca i jasności w Blazarze OJ 287. Na osi poziomej zmiana czasu jest wyrażona jako liczba cykli 11-letnich. Badanie obu krzywych (oraz rys.0 rys.1) wykazuje bardzo silne podobieństwa.
Pomiędzy szczytami obu krzywych korelacja wynosi r = 0,88. Z prawdopodobieństwem p = 1 – 3%. Należy zauważyć, że takie prawdopodobieństwo jest dość wyjątkowe w astronomii. W takich okolicznościach można mówić o prawdopodobieństwie bliskim pewności.
Odrzucamy, przynajmniej na razie, ten zarzut.
2. Cykl OJ 287 jest prawie stabilny, co nie ma miejsca w przypadku cyklu słonecznego. Nie ma więc między nimi związku.
Porównywanie cyklu opartego na falach elektromagnetycznych (OJ 287) z cyklem wynikającym z liczenia plam słonecznych jest trudne, żeby nie powiedzieć – nielogiczne. Ogólnie przyznajemy, że cykl słoneczny jest rzędu 11,7 lat. Opiera się on na regularnym liczeniu plam słonecznych na powierzchni Słońca. W takich warunkach bardzo trudno powiedzieć, kiedy cykl się rozpoczął, a kiedy zakończył. Do tej pory nie widzimy, co dzieje się na poziomie „podłogi”, nawet poniżej, czyli poniżej strefy konwekcyjnej. Jaki czas jest potrzebny, aby plama wyszła na powierzchnię? Ze względu na konwekcję, turbulencje, efekt Coriolisa i zmiany pola magnetycznego, czas ten jest bardzo zmienny. Ponadto możemy mieć do czynienia ze zjawiskiem histerezy. Nie należy o tym zapominać, aby zrozumieć tę zmienność i te opóźnienia między rzeczywistym cyklem słonecznym, który jest dla nas niewidoczny, a tym, co pokazuje cykl słoneczny. Z drugiej strony czas trwania każdego cyklu jest średnią, która z pewnością została ustalona z taką dokładnością, jak to tylko możliwe, ale tylko na podstawie 24 historycznie zaobserwowanych cykli. Przyznajemy więc, że jest to trochę za mało, aby mieć prawidłową miarę prawdziwego cyklu słonecznego.
Obecnie każdy okres cyklu słonecznego zawiera się w przedziale od 8 do 14 lat. Daje nam to tylko dolną i górną granicę rzeczywistego cyklu słonecznego.
Przyjmiemy 11,8 roku jako wartość rzeczywistą. Zobaczymy dalej powody tego wyboru, który a priori może wydawać się arbitralny.
Z tych wszystkich powodów możemy jedynie odrzucić ten zarzut.
3. Nie jest możliwe, aby Słońce, któremu z definicji przypisuje się tylko jedną masę słoneczną, mogło oddziaływać w odległości 3,5 miliarda lat świetlnych na czarną dziurę o masie 18 miliardów mas słonecznych.
To prawda, nie jest to fizycznie możliwe! Ale to raczej dowodzi, że ten kwazar nie znajduje się w odległości, którą wskazuje nam jego przesunięcie ku czerwieni. A zatem masa czarnej dziury jest znacznie niższa niż szacowano. Ten kwazar naprawdę znajdowałby się w odległości około 200 / 2 = 100 lś.
Zauważmy tutaj, że ten pomiar odległości opiera się na różnicy czasu między sygnałem emitowanym z OJ 287 z jednej strony, a sygnałem emitowanym przez Słońce.
Ale jeśli OJ 287 jest w tej odległości, to dlaczego Hipparcos nie odkrył jego ruchu i dlaczego nie zmierzono jego odległości? Odpowiedź jest prosta: kwazary, które „z natury są obiektami kosmologicznymi”, zostały wykluczone z obserwacji lub wyeliminowane z opublikowanych danych. Prawdopodobnie z tego powodu straciliśmy dwie dekady na odkrycie natury OJ 287!
Miejmy nadzieję, że w GAIA nie popełnimy tego samego rodzaju błędów.
§ Opublikowany w listopadzie 2013 r. dokument „CNES – GAIA – Dossier d’information – Arpenteur de la Galaxie„. potwierdza, że w eksperymencie Hipparcos obserwacje były ukierunkowane na katalog znanych obiektów, a zatem kwazary zostały wykluczone z obserwacji. (Patrz strona 17)
Obiekt ten, co do którego możemy przypuszczać, że byłby mikrokwazarem, znajduje się w naszej galaktyce w odległości równej lub mniejszej niż 100 ly. GAIA powinna więc dać nam pomiar lepszy niż 0,1%.
Aby powiedzieć, jakie zjawisko fizyczne pozwala słońcu oddziaływać na ten obiekt, trzeba przyznać, że na razie nic o tym nie wiemy. Zauważmy, że mamy kilka hipotez, które wyjaśniałyby wszystkie obserwacje.
Hipotezy
1. Jeden lub kilku astronomów, którzy narysowali krzywą jasności OJ 287, byliby szarlatanami. Użyliby pewnych danych wyodrębnionych z obserwacji Słońca.
To niemożliwe. Jeśli w naukach ścisłych w ogóle zdarzają się czasem szarlatani, to w astronomii tego nie ma. Wszyscy o tym wiedzą.
Dlatego z całą stanowczością odrzucamy tę hipotezę.
2. Astrofizyk, której poddaliśmy tę obserwację, przekazała nam następującą uwagę, którą cytujemy:
„Dane skutecznie podkreślają możliwy widoczny wpływ zmienności Słońca na zapis jasności kwazara. Jak każde dane obserwacyjne, zapis ten musi zostać skorygowany o efekty uboczne przed wyciagnięciem z niego pewnych wielkości fizycznych. To właśnie dokonana wcześniej korekta pozwoliłaby dedukowac z niego odległość, ktorą należałoby przeanalizować”.
Nie jesteśmy u źródła danych dotyczących OJ 287. W przypadku okresu dłuższego niż 200 lat byłoby to dla nas całkowicie niemożliwe. Dlatego jesteśmy zobowiązani mieć zaufanie do autorów tych stwierdzeń. Zwłaszcza, że są to zawodowi astronomowie, którzy z pewnością podjęli wszelkie wymagane środki ostrożności.
Wyobraźmy sobie jednak moment, w którym aktywność Słońca odbijałaby się echem na przezroczystości lub nieprzezroczystości chmur gazu i pyłów w otoczeniu Słońca (na przykład światło zodiakalne). Skutecznie mogłoby to dawać złudzenie aktywności kwazara zgodnie z cyklem 11 lat. Wówczas powinniśmy zaobserwować to zjawisko również na wielu innych obiektach w pobliżu kwazara (wzdłuż ekliptyki w tym przypadku), a także gdzie indziej. Ale słusznie nikt tego nie zaobserwował. Nadal też pozostaje poważna, czasowa anomalia (200 lat). Możemy więc porzucić tę hipotezę.
Wnioskujemy z tego, że autorzy oświadczenia o OJ 287 prawidłowo wykonali swoją pracę.
Dla informacji, przed wypowiedzeniem się na temat OJ 287, kimkolwiek on jest, dokonaliśmy możliwie wyczerpujących poszukiwań obiektów o cyklu podobnym do słonecznego. Wynik: jest ich niewiele, na przykład:
- 61 Cygni B [10,2 roku (aktywność chromosferyczna)]
- SO 102 [11,5 roku (okres obiegu wokół Sag A)]
Z wyjątkiem ostatnich zmian, Słońce nie jest nawet uważane za gwiazdę zmienną. W katalogach niestety nie występuje.
W związku z tym zarzut ten można jedynie odrzucić.
1. Trzeci obiekt X byłby rzeczywistym źródłem działającym równolegle na Słońce i na OJ 287.
To prawdopodobna hipoteza, którą przeanalizujemy.
Gdzie jest X?
Jeśli znajduje się w galaktyce, to potrzebny jest dość masywny obiekt, aby emitować wystarczająco intensywne fale grawitacyjne lub elektromagnetyczne, aby oddziaływać na Słońce i OJ 287.
Fale te muszą również mieć okres 11,8 lat. Nie znamy żadnego obiektu, który spełniałby te kryteria. Moglibyśmy pomyśleć o Saggitariusie A, ponieważ ta czarna dziura ma około 4 milionów mas Słońca. Ale ten obiekt, o ile nam wiadomo, nie emituje oczekiwanego sygnału.*
* Pomijaną przez autora możliwością jest prąd elektryczny. Jego zmieny przepływ może nadawać dynamikę wielu obiektom w jego włóknie plazmy. Hipoteza ta jest zgodna z tzw. Elektrycznym Wszechświatem. Więcej szczegółów w innych postach na blogu. Model elektryczny nie wyklucza jednak całkiem innych zależności. [przypis tłumacza]
Tak więc, dopóki nie będzie inaczej, Saggitarius A nie jest kompatybilny z X. Gdyby tak było, OJ 287 znajdowałby się w odległości około 116 ly od Słońca. (Patrz: grafika powyżej).
Czy istnieje pozycja dla X, która byłaby zgodna z przesunięciem ku czerwieni OJ 287?
Tak, możemy wykazać, że jest jedna, ale tylko jedna (patrz: druga grafika powyżej).
X znajdowałby się w większej odległości niż OJ 287, działałby równolegle na ten ostatni i na Słońce. Ponieważ istniałaby różnica kątowa (bardzo mała) w ich względnych pozycjach, mielibyśmy różnicę drogi optycznej w obserwowanych sygnałach. Różnica czasowa, która by z tego wynikała, wynosiłaby około 200 lat.
Ale i tam powinniśmy obserwować liczne gwiazdy, które miałyby ów słynny cykl 11,8 roku. Tak jednak nie jest.
Czy należy odrzucić to założenie? Nie, ponieważ jest to jedyne założenie, które jest zgodne z przesunięciem ku czerwieni OJ 287 oraz z oczekiwanymi obserwacjami GAÏA, które mogą wykazać odległość 3,5 x 109 al lub odległość rzędu 100 al.
We wszystkich przypadkach konieczne będzie poszukiwanie wokół Słońca gwiazd o cyklu magnetycznym rzędu 11,8 roku.
Czy X jest Jowiszem?
Byliśmy wówczas w zupełnej rozterce, czyli bez pomysłów, kiedy skontaktował się z nami dr Mario Cosentino. Rozmawialiśmy na temat, który go interesował (sejsmologia słoneczna). Następnie opowiedzieliśmy mu o naszym problemie. Wtedy przypomniał nam, że istnieje obiekt, dosłownie pod naszym nosem, tym obiektem jest Jowisz, którego okres orbitalny wynosi dokładnie 11,862615 lat!
Przyznasz z nami, że to bardzo piękny zbieg okoliczności. (Mamy ich już trzy).
Ale byliśmy sceptyczni tym bardziej, że nie widzieliśmy, jak para Jowisz-Słońce może działać na OJ 287.
Ale jeśli okres orbitalny Jowisza wynosi 11,8 roku i jeśli ta gigantyczna planeta rzeczywiście jest poszukiwanym obiektem X, to oczywiście cykle słoneczne i cykle OJ 287 mogą być wyrównane tylko w okresie orbitalnym Jowisza.
Przeanaliujemy tą hipotezę na następnej stronie.
Wniosek:
„Nietypowe przesunięcie ku czerwieni” OJ 287 stało się kluczowym problemem kosmologicznym.
Bibliografia i odnośniki:
- Test of the periodicity in the quasar OJ 287 – R.B. Stothersi and A.Sillanpaa – The Astrophysical Journal, 475 :L13–L15, 1997/01/20
- Measuring Black Hole Spin in OJ287 – Valtonen & al
- Is there a surprising relation between the Sun and OJ 287 ? – B. Lempel
- French Association of Variable Star Observers
- § CNES – GAIA – Dossier d’information – Arpenteur de la Galaxie (French).
Przetłumaczono ze strony: Strange Coincidences between: Sun and OJ 287 (zarchiwizowanej stąd)
Przetłumaczono z pomocą deepl.com.