wtorek, 29 marca 2016

Kosmiczna kość w gardle!

Źródło: NASA

Asteroida Kleopatra 216

Czy tylko jedna kość? Nie!

Fikcja:

Jesteś emerytowanym francuskim inżynierem elektroniki i pasjonatem krótkofalarstwa. Majstrujesz sobie RADAR. Kierujesz go ku przestrzeni kosmicznej, aby go wypróbować. Pewnego dnia otrzymujesz sygnał, który nagrywasz i traktujesz odpowiednią obróbką cyfrową.

I wówczas twoje zdumienie sięga zenitu. Przed tobą jest obraz KOŚCI! Sprawdzasz wszystko i powtarzasz. Weryfikujesz materiał. Wciąż ten sam wynik, ta sama kość! Nie masz już wątpliwości.

Drżącymi rękami piszesz dokładne sprawozdanie dla szanowanej instytucji, zwanej Francuską Akademią Nauk i czekasz na odpowiedź.

Dwa miesiące później otrzymujesz nieuniknioną odpowiedź, w postaci krótkiego i niepodpisanego tekstu:

Rewizja sprawozdania wykazała, nawet przyjmując, że włożył w to dużo czasu, że dokument nie nadaje się do publikacji według warunków akademii nauki, wstrzymujemy się przed nazwaniem go zupełnie fantazyjnym.

Recenzent akademii nie dał szansy!

A co z tą kością? Jest w istocie realna. Jednak odkrycia dokonano w USA i, oczywiście, nie warto wspominać o nim Francuskiej Akademii Nauk. Gdyby tak zrobiono, nigdy nie zostałoby to opublikowane, gdyż nieuchronnie oceniono by to jako zupełnie fantazyjne!

Odkrycie opublikowano w USA w magazynie Science, w numerze z 5 maja 2000, wolumin 288, numer 5467.

Co należy myśleć o tej kości? Istnieją nie więcej, jak cztery możliwości.

  1. Jest to oszustwo, żart prima-aprilisowy (opublikowany w Internecie 10 maja 2000 r).
  2. Jest to artefakt detekcji.
  3. Jest to asteroida, która przypomina kość przez zbieg okoliczności.
  4. Jest to prawdziwa, skamieniała, kosmiczna kość.

Nie udzielamy tu odpowiedzi i pozwalamy czytelnikowi samemu ocenić wartość każdej z hipotez. Źródło dokumentu z fotografią znajduje się powyżej.

Kolejna kość: Castalia (prawa: R. Scott Hudson (Washington State University), Steven J. Ostro (JPL)).

Pytanie, kiedy odnajdziemy cały szkielet?


Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: A SNAG IN THE COSMOS!

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

poniedziałek, 28 marca 2016

Problemy z Krabem - krytyka i odpowiedzi

Zgłoszono mniej lub bardziej zasadną krytykę na temat idei wyrażonych na stornach dedykowanych mgławicy Krab. Można pogrupować je w trzy kategorie, które przeanalizujemy.

Silna kompresja JPEG

  1. 1. Obróbka cyfrowa powoduje artefakty. Zatem najprawdopodobniej most pomiędzy gwiazdami oraz obserwowane dżety są niczym więcej, jak artefaktami.

    Odpowiedzieliśmy już wyczerpująco na ten zarzut w poniższych sekcjach:

    1. Opis przetwarzania cyfrowego
    2. Stosowalność i ograniczenia metody.
    3. Artefakty.
    4. Cały dokument w formie PDF (po francusku)

    Nie będziemy już więc do tego wracać.

  2. Zdjęcia gwiazd rozmazują się na kliszy lub matrycy CCD. Są zatem mgliste i nieprecyzyjne. W strefie dyfuzji dwóch obiektów możemy mieć, dodatkowo, większą jasność lub kolor. Może to wyglądać na pomost, szczególnie po obróbce cyfrowej.

    IC 4601

    Wnętrze mgławicy Rosetta

    To bardzo silna krytyka.

    Tak więc przetworzyliśmy zdjęcia celem przetestowania, szczególnie te mgławicy Krab. Sprawdziliśmy wszystkie pary gwiazd o odległości kątowej podobnej do tej pomiędzy pulsarem a jego gwiezdnym towarzyszem, aby sprawdzić, czy będą się wydawały połączone. W przypadku większości z nich nie było w ogóle takiego rozproszenia światła. Czasami trafialiśmy na zniekształcone plamy, zdające się odpowiadać strukturom wspominanym przez krytyków, jednak rzadko pomosty w formie dobrze wyodrębnionej linii. Za to znaleźliśmy poro fotografii, na których po obróbce cyfrowej ukazały się włókniste pomosty materii pomiędzy gwiazdami znacznie oddalonymi od siebie (zobacz oba przykłady powyżej). W tych przypadkach nie mam owy o efekcie dyfuzji.

  3. Jest powszechnie wiadome (nasz cytat), od przynajmniej kwartału stulecia, że pulsar Krab i gwiazda za nim na zdjęciu (Trimble 28) nie są grawitacyjnie związane, co potwierdza ogromna prędkość ich ruchu względnego, zupełnie nie pasująca do hipotezy o układzie podwójnym z długim okresem.

    Ten argument wydaje się być przekonujący.

    Jednak pokazuje on, że jego autor nie widzi lub nie rozumie, że w tym regionie mgławicy miałby miejsce ogromny efekt soczewkowania, zmieniający obserwowaną odległość, a więc i prędkość.

    Odsyłamy tutaj do:

    1. Problem z Krabem
    2. Lustro w Krabie

    dodajmy, że nigdy nie pisaliśmy o długookresowym układzie podwójnym, natomiast przywołaliśmy hipotezę o układzie podwójnym niewielkich rozmiarów, w którym tradycyjne prawa grawitacji muszą konkurować z magnetohydrodynamiką (efekt Coandy).

    S. Wyckoff i C. A. Murray ustalili, pomiędzy 1899 a 1976 rokiem, kątową, względną prędkość pulsara na 123 km/s. Użyli siedmiu klisz fotograficznych. Jeśli jednak brać pod uwagę efekt soczewki, prędkość ta jest mniejsza niż 1 m/s.

    Nie mając dostępu do tych klisz, nie możemy zweryfikować ich pracy. Musimy więc założyć jej poprawność, bazując na informacji, jakie posiadali w owym czasie. Jeżeli zgodzimy się na zmierzony przez nich ruch, to istnieje bardzo proste wyjaśnienie tej obserwacji:

    Kształt i wielkość gazowego bąbla zmienia się w czasie, powodując zmiany w charakterystyce własności optycznych, w szczególności w sile powiększania.

    Bardzo istotną fizyczną osobliwością mgławicy Krab jest to, że jej całkowita masa (pulsar i otaczający go gaz) jest zbyt mała, aby wyjaśnić zaistnienie supernowej. Zatem Trumble 28 może, częściowo lub całkowicie, stanowić brakującą masę!

    Zdjęcia, które dzieli 30 lat przerwy. Źródło: APOD, NASA

    Istnieje jednak w Internecie dokument, który może nam pozwolić dokonać pewnych zgrubnych oszacowań oraz wyciągnięcia z tego użytecznych wniosków. Powyższa animacja składa się z dwóch zdjęć, zrobionych z 30-letnią przerwą. Obserwując znajdującą się na nim Trimble 28 oraz pulsar widzimy, że ten drugi zdaje się przesuwać w prawo (należy mieć wprawne oko). Powinniśmy wiec móc zmierzyć ten ruch bez większych trudności.

    Powiększenie poprzedniego zdjęcia.

    Powyżej mamy powiększony obszar mgławicy. I, co zaskakujące, mamy problem. Ruch, który widzieliśmy na dużym zdjęciu, okazuje się jedynie artefaktem półprzezroczystości, zakrywającej częściowo lewą stronę pulsara na jednym ze zdjęć. Efekt ten pozwala nam na wyeliminowanie każdego nieistotnego ruchu ruchu pulsara, jednakże uniemożliwia też dokonanie jakichkolwiek pomiarów. W tych warunkach, nie możemy niczego ustalić w sprawie publikacji S. Wyckoffa i C. A. Murraya.

    Artefakt

    Ruch pulsara, który, jak wierzyliśmy, widzieliśmy, jest jedynie pechową kombinacją zwykłej iluzji optycznej, wywołanej przez ludzki układ nerwowy, oraz artefakt, umiejscowiony tam, gdzie go nigdy nie powinno być.

    Konkludując, przez okres 30 lat, nie ma znaczącego ruchu względnego pomiędzy Trimble 28 a pulsarem Krab. Nie wyklucza to mierzalnego ruchu przez dłuższy okres.

    Przyczyną artefaktu może być sposób wykonania animacji. Autorzy mogli użyć zdjęć w formacie JPG, który je mniej lub bardziej kompresuje. Aby zrobić z nich animację, przekonwertowali je na format GIF. Źródłem artefaktu jest prawdopodobnie kompresja JPG.

    Klisza Murraya i Wyckoffa

    Czy rzeczywiście jest to artefakt?

    Jeżeli spojrzymy w dokument opublikowany przez S. Wyckoffa i C. A. Muraya, znajdziemy jedynie jedną reprodukcję siedmiu łat, służącym im do pomiarów. Obraz ten wydaje się mało przydatny ze względu na jego słabą jakość. Interesuje nas on dopiero od niedawna. Wyekstrahowaliśmy z niego część i obróciliśmy o 90° aby otrzymać obraz pozytywu. W końcu porównaliśmy to do indywidualnych zdjęć z animacji (zbliżenie).

    Pierwsze zdjęcie, wyekstrahowane z animacji, przypomina grafikę opublikowaną przez Wyckoffa i Murraya (powyżej). Możemy wiec założyć, że są to te same zdjęcia. Ciemne obłoki zajmuje tą samą pozycję względem pulsara. Zauważmy obecność ciemnej chmury na lewo od pulsara.

    Drugie z wyodrębnionych z animacji zdjęć nie jest opublikowane w pracy Wyckoffa i Murraya. Odpowiada ono zmianom, jakie po trzydziestu latach zaszły w bezpośrednim sąsiedztwie pulsara, oraz jego ewentualnemu przesunięciu ku Trimble 28.

    W tym momencie, uważny obserwator zauważy, że to, co braliśmy za artefakt, jest w rzeczywistości częściowym zaćmieniem pulsara przez ciemną chmurę, która przez trzydzieści lat nadciągnęła z lewej strony. W tym wypadku, uczyniony pomiar byłby w istocie pomiarem prędkości przemieszczania się tej chmury.

    Ale czy to zdjęcie faktycznie jest jednym z nieopublikowanych klisz, jak to założyliśmy?

    Natura tego ciemnego obłoku jest dla nas nieznana. Jeżeli jednak przyznamy, za wszystkimi innymi astronomami, że gwiazda jest dla nas punktem, to chmura ta powinna zmniejszyć jasność pulsara, a nie dokonać zaćmienia (w tym wypadku częściowego)! Faktycznie możemy przyjąć, że obserwujemy pulsara przez rozpraszający światło gaz. To możliwe, jednak wyszłoby to dawno temu podczas analizy widmowej. Jeżeli jednak faktycznie mamy tu zaćmienie, to jest to portret pulsara w Krabie.

    Wnioski:

    Tak więc nasi oponenci, próbując być zbyt dokładnymi, dali nam poboczny dowód na naszą hipotezę.

Bibliografia

Proper motion of the Crab pulsar - S. Wyckoff and C.A. Murray.

I jeszcze więcej.


Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: Criticims and Replies

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

piątek, 25 marca 2016

Kość błądząca po Krabie

Na poprzedniej stronie pokazaliśmy, przy pomocy animacji z STScI, efekt optycznej soczewki. Powyższe powiększenie pokazuje z większą precyzją efekt refrakcji, ale widać na nim również, w głównym dżecie, dziwaczny obiekt.

Obiekt ten wykazuje osobliwość poprzez wykonując (na 23 zdjęciach na przestrzeni 8 miesięcy) drogę tam i z powrotem poprzecznie do osi głównego dżetu. Odległość, jaką pokonuje, wynosiłaby, zakładając jako odniesienie odległość między pulsarem a jego partnerującą gwiazdą, czyli jeżeli bierzemy pod uwagę soczewkowanie, mniej więcej dwukrotne 1000 km.

Schemat środowiska pulsara Krab. Źródło: B. Lempel

Diagram powyżej pokazuje strukturę rdzenia Kraba, jaka nam się objawia.

  1. Wędrujący obiekt O jest czarny.
  2. Pulsar P oznaczono na żółto.
  3. Partner gwiazdowy E jest czerwony.

Biorąc pod uwagę turbulencje gazu, jest niemożliwym stwierdzić, czy O podąża orbitą eliptyczną widzianą z boku, czy też zupełnie inną. Możemy jednak wysuną hipotezę, że O jest uchwycony przez dżet efektem Coandy, przez co będzie dążył, choć dosyć słabo, do jego skupiania.

Natura O pozostaje całkowicie nieznana.

Co mówi teoria:

Kiedy gwiazda kończy życie, zużywszy cały swój wodór, jej wewnętrzne ciśnienie nie może już zrównoważyć grawitacji. Gazy gwiazdowe opadają ku jądru, gdzie mocno się nagrzewają i zostają odrzucone.

Jest to eksplozja poprzedzona implozją. M1 byłby pozostałością po zapadnięciu się masywnej gwiazdy, posiadającej od 8 do 25 mas Słońca (byłaby to więc supernowa typu II?).

Wynikiem kolapsu mogłaby być w tym wypadku gwiazda neutronowa albo czarna dziura.

Czego teoria nie mówi:

  1. Wydaje się, że w Krabie skupienie dżetów jest połączone z układem podwójnym lub wielokrotnym gwiazd (neutronowych?), w obecności pól magnetycznych tworzącego magnetosfery.
  2. Magnetosfery te zachowują się jak żagiel słoneczny dla wiatru naładowanych cząstek.
  3. Żagiel ten pozwala, dzięki efektowi Coandy, aby obiekty te zostały uchwycone przez dżety. Zjawisko to jest tej samej natury co to obserwowane w jądrze galaktyki M 87.
  4. Wielość obiektów w centrum Kraba stawia pod znakiem zapytania teorię o powstaniu tej mgławicy.
  5. Jedynym sposobem wyjaśnienia struktury centrum Kraba byłoby zderzenie czołowe dwóch masywnych gwiazd z dużą prędkością (2000 - 5000 km/s).
  6. Gwiazdy neutronowe w Krabie byłyby więc pozostałościami rozdzielonych rdzeni obu pierwotnych gwiazd.

Obserwacje:

47 Tucanae. Źródło: Jordell Bank Obsevatory

W konsekwencji, powinniśmy obserwować wiele pulsarów i dżetów:

  1. W ramionach spiralnych galaktyk w pobliżu ich jądra. Wydaje się, że to właśnie obserwuje się w Drodze Mlecznej.
  2. W gęstych układach gwiazd oraz ich gromadach. Jest to dokładnie to, co potwierdziło Jordell Bank Observatory: ponad 20 pulsarów milisekundowych skoncentrowanych w centrum gromady 47 Tucanae. Nie można sobie wymarzyć lepszegohttp://chandra.harvard.edu/photo/2005/47tuc/ dowodu na to, że pulsary łączą się bezpośrednio z obecnością blisko siebie gwiazd, co sprzyja powstawaniu okresowych dżetów.

Bibliografia

  1. Stellar Collisions (Joshua E. Barnes)
  2. Stellar Collisions, Mergers and Their Consequences.
  3. Astronomers claim to have found proof of stellar collisions.
  4. 19 lipca 2005 roku, obserwatorium Chandra potwierdziło, że ponad 20 pulsarów w gromadzie 47 Tucanae może być w istocie układami podwójnymi bardzo bliskich gwiazd.
  5. An X-ray Variable Millisecond Pulsar in the Globular Cluster 47 Tucanae: Closing the Link to Low Mass X-ray Binaries.

Autor: Bernand Lempel

Przetłumaczono z: The Wandering bone of the Crab

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

czwartek, 24 marca 2016

Lustro w Krabie

M1, soczewka, ale nie grawitacyjna

19 września 2002 roku STScI opublikowało w Internecie dobitny dokument. Dotyczy on serii fotografii, zrobionych przez HST i wyedytowanych w formie animacji, pokazującej przemiany w centrum Kraba na przestrzeni kilku miesięcy. Widoczne powyżej powiększenie animacji centrum Kraba pokazuje, oprócz wielu zaskakujących zjawisk, falę rozchodzącą się od centrum Kraba oraz która, niczym w lustrze, jest dzielona na połowy przez falę idącą ku centrum Kraba.

Możliwym rozwiązaniem jest efekt refrakcyjny na skraju rozszerzającej się bańki gazu. Kompletne powiększenie (kB), dostępne tutaj, składa się z 23 zdjęć zrobionych w odstępie 11 dni, cały okres pokrywa 8 miesięcy.

Wariacje odległej gwiazdy - pulsar jako dodatkowy dowód na efekt refrakcji.

Przywołujemy sekwencję upublicznioną przez NOAO, robioną kamerą KPCA. Następnie wyrównujemy do pierwszych ośmiu znaczących klatek, aby mieć pomiar porównawczy odległości dzielącej gwiazdę od pulsara. Litery A, B i C służą do oznaczenia kolumn. Wiersze numerujemy od 0 do 10.

  1. Prezentujemy tu tylko sekwencję A. Moglibyśmy jednak dać tu sekwencję B z podobnymi wynikami. W sekwencji C pulsar jest cały czas wyłączony, co uniemożliwia nam pomiary.
  2. Teraz mierzymy, na każdej klatce, odległość pulsara do gwiazdy w pikselach.

    A00A01A02A03A04A05A06A07
    OFFOFFONONONONONOFF

  • Na owych klatkach odległość gwiazdy od pulsara wynosi w stanie ON 45 pikseli, podczas gdy w stanie OFF 55 pikseli. Wariacja wynosi więc 10 pikseli, co odpowiada 20% odległości i około 2000 km.
  • Odnotowaliśmy, że wariacja dystansu jest synchroniczna z dżetem i pulsarem. Jest minimalna przy największej jasności pulsara.
  • Odstęp czasowy pomiędzy klatkami wynosi 1 ms, zatem podróż tam i z powrotem (4000 km) pulsara musiałaby trwać 5 ms (5 okresów pulsara). Daje nam to prędkość średnią równą 800 000 km/s, prędkość absolutnie niezgodną z prawami fizyki.
  • Należałoby więc skorygować odległość obliczoną wcześniej w raporcie o czynnik 300 000/800 000 = 3/8, co dałoby odległość: D < 10000 (3/8) = 3700 km. Wariacja odległości jest mniejsza niż 500 km.

Co i tak jest niemożliwe przy interwale 5 ms, biorąc pod uwagę masę, a więc bezwładność, pulsara. Konieczne jest więc znalezienie innego wytłumaczenia.

  1. Wariacją mogłaby być deformacja magnetosfery pulsara pod wpływem dżetu, która jak na razie dałaby najlepszą iluzję ruchu. Rozwiązałoby to problem bezwładności, spowodowanej masą pulsara, jednak powodowałoby problem z bezwładnością magnetyczną.
  2. Może to być akustyczna fala uderzeniowa, wywołana uderzeniem dżetu. Powodowałaby ona lokalne zmiany w gęstości gazu, a tym samym indeksu załamania światła, a co za tym idzie, zmiany w sile powiększenia w kierunku patrzenia obserwatora ziemskiego.

Preferujemy to drugie wyjaśnienie (brzytwa Okhama).

Hipoteza

  • Jeżeli refrakcja jest realna, wówczas hipoteza o soczewkowaniu, wspomniana już wcześniej, staje się prawdopodobna.
  • Obserwowane przez nas fale byłyby falami gęstości, rozchodzącymi się w bąblu gazowym, zawierającym gradient gęstości.
  • To włącza do rozważań gradient w indeksie refrakcji oraz fale w gradiencie indeksu refrakcji w bąblu gazowym (efekt optyczny Kerr'a).
  • Owe fale w gradiencie indeksu refrakcyjnego są nałożone na siebie w stos, jedna na drugiej. Zachowują się jak złożony układ optyczny, którego całkowite powiększenie G jest produktem indywidualnych powiększeń wszystkich fal. Można to wyrazić jako w przybliżeniu jako G = gN.
  • Powiększenie rzędu 0,5 × 108, wydające się zupełnie niewytłumaczalne, znajduje teraz proste wyjaśnienie.

Powyższy diagram reprezentuje globalną strukturę Kraba. Znajdują się tutaj:

  • Na niebiesko - symetryczne dżety, widziane przez HST i Chandra.
  • Na brązowo - okresowy dżet, na który zwróciliśmy uwagę*.
  • Na pomarańczowo - ciągły dżet, na który zwróciliśmy uwagę*.
  • Na czerwono - gwiazda towarzysząca, z której wychodzi dżet*.
  • Na żółto - pulsar.

* zobacz poprzednią stronę: Problem z Krabem

Symulacja powyżej powstała w oparciu o pokazany wcześniej diagram. Pokazuje ona szereg efektów refrakcyjnych, jakie mogą powstać we fluktuującym i rozszerzającym się bąblu.

  • Poniżej na lewo ma miejsce efekt odbicia (lustra).
  • Dżet może zostać zdeformowany (przerwany). Duży dżet na powiększeniu jest efektywnie przerwany.
  • Obiekty mogą zostać podzielone na połowy. I tak się dzieje w przypadku pulsara.

Inne bąble gazowe z gradientem: 3C58 i pulsar Vela? (Nowe)

3C 58 (Chandra) i Krab (też Chandra)

Pulsar Vela (geckzilla)

15.12.2004 [zespół] Chandra opublikował zdjęcia mgławicy 3C58, oraz bardzo słusznie porównał je do mgławicy Krab.

Struktury te są doskonale podobne. 3C 58, zawierająca pulsar o okresie 66 ms, może być więc drugim przykładem bąbla gazowego, mającego właściwości refrakcyjne. W szczególności możemy dostrzec charakterystycznie przerwanie głównego dżetu oraz fale gęstości.

W sierpniu 2014 roku opublikowano nowe zdjęcie pulsara Vela, wykazującego całkiem zbliżoną strukturę. Jest to poprzednie zdjęcie zrobione przez Chandra i obrobione przez Judy Schmidt. Gratulujemy jej wspaniałej roboty.

Wnioski:

  1. Dowody dają się w oczywisty sposób potwierdzać efekt soczewki. Potrzebne są jednak dalsze obserwacje, aby tą hipotezę udowodnić.
  2. Wydaje się możliwy pomiar indeksu refrakcji w różnych punktach bąbla gazowego. Powinniśmy być w stanie wydedukować gęstość i jej gradient, a co za tym idzie, wymiary i prawdziwą odległość dzielącą obiekty ulokowane w centrum mgławicy Krab.
  3. Aby doprowadzić sprawę do końca, musimy znaleźć powód istnienia takiego indeksu refrakcji. Czy występuje on, jak się tutaj zakłada, na skutek gęstości gazu w centrum Kraba, czy też silnego pola magnetycznego w silnie zjonizowanej plazmie?
  4. Przypadek 3C 58 i Vela pokazują, że zjawisko to nie jest unikatowe.

Bibliografia

  1. Jets et Systèmes binaires - Bernard Lempel. L'Astronomie Vol 117 - wrzesień 2003. SAF. (PDF=1,6 MB)
    Jets and binary Systems - B. Lempel, (tłumaczenie z francuskiego) (PDF, 588 KB)
  2. Le pulsar du Crabe, Faits et Contradictions. (Francuski)
  3. La lumière déviée par le vide quantique : la preuve dans un système de pulsars double?
  4. Observing Quantum Vacuum Lensing in Magnetized Neutron Star Binary System
  5. http://fr.arxiv.org/abs/quant-ph/0504039 Observing Quantum Vacuum Lensing in Magnetized Neutron Star Binary System.
  6. Sphere_a_gradient_indice.pdf Mało matematyki. (Francuski)
  7. Vela Pulsar Jet: New Chandra Movie Features Neutron Star Action.
  8. Baffling pulsar leaves astronomers in the dark. (nowe)

Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: A Mirror in the Crab

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

wtorek, 22 marca 2016

Problem z Krabem

Pulsar

(Problem z Krabem)

Pierwsza w katalogu mgławic Messiera, oddalona o około 6300 lś, mgławica Krab (M1) jest przypuszczalnie najbardziej oglądanym przez astronomów obiektem. Mgławica ta, zwana również SN 1054 lub 1054 AD, jest pozostałością po supernowej, która eksplodowała w lipcu 1054 roku, i którą chińscy astronomowie obserwowali wówczas przez blisko miesiąc. Była widoczna w świetle słonecznym. Obecnie rozciąga się na około 10 lś. Obserwacje ukazują wiele osobliwości. Należy do nich obecność w jej jądrze pulsara, gwiazdy neutronowej, której jasność zmienia się 30 razy na sekundę (czyli okres wynosi 33 ms).

Przeanalizujmy ostatnie fotografie w wysokiej rozdzielczości, zrobione przez ESO w VLT, oraz przez NOAO.

Mgławica Krab widziana przez VLT.

Otrzymane przez VLT (Mgławica Krab w gwiazdozbiorze Byka) spektakularne zdjęcie jest doskonałej jakości. Pulsar znajduje się blisko centrum. Ale aby wypatrzeć go pośród widocznych gwiazd potrzebne jest wprawne oko. Zaznaczmy, że jest to obraz po długom naświetlaniu, przez co pulsar wygląda na nim jak zwykła gwiazda, choć bardzo jasna. Odnotujmy również obecność bardzo jasnych gazów i czerwonych włókien.

Krab widziana NOAO

NOAO otrzymał, przy pomocy teleskopu WIYN o średnicy 3,5 m, doskonałą fotografię, tak dobrą, jak VLT.

To właśnie podczas analizowania tych dwóch zdjęć napotkałem trzeci dokument autorhttp://www2.iap.fr/saf/index.htmlstwa NOAO. Dokument ten, zamieszczony niżej, skłonił mnie od bliższego przyjrzenia się pulsarowi.

Ta niezwykła sekwencja zdjęć pulsara zrobiona została kamerą zliczającą fotony (KPCA), która pozwoliła uzyskać wyjątkową rozdzielczość czasową. Poniższy klip wideo powstał z połączenia dwóch charakterystycznych elementów sekwencji, z których pierwszy pokazuje stan spoczynkowy, a drugi stan aktywny pulsara. Oczywiście możemy mieć ich więcej.

NOAO prezentuje pełną sekwencję w formacie kompresji MPEG lub MOV. Rekomenduję, aby obejrzeć tą animację uważnie. tutaj można pobrać animację w formie ZIP.

Jodrell Bank Observatory ustaliło krzywą jasności pulsara w paśmie radiowym. Okres wynosi 33 ms, a trwanie jasnego impulsu to ok 3 ms.

§ Porównanie widm niektórych pulsarów

Zmiany jasności zaobserwowano w całym widmie elektromagnetycznym, od fal radiowych do prhttp://www2.iap.fr/saf/index.htmlomieniowania gamma.

Kolejną osobliwością pulsara Krab jest to, że w całym spektrum impulsy są synchroniczne i w fazie (patrz: lewa kolumna grafiki u góry). Według naszej wiedzy, pulsar Krab jest jedynym o tej charakterystyce.

© VLT

VLT nagrało, w świetle widzialnym, wariacje w jasności pulsara. Ciekawa czasowa asymetria, którą tu obserwujemy, jest bardzo trudna do wytłumaczenia modelem symetrycznych i biegunowych wiązek światła, wychodzących z wirującej gwiazdy neutronowej.

Co sprawia, że pulsar świeci? Dobre pytanie.

Analiza
  • Podczas każdego maksimum jasności pulsara pojawia się świecący most.
  • Most ten łączy pulsara z pobliską gwiazdą.
  • Odległość dzieląca oba obiekty jest zmienna. Jest największa podczas najmniejszej jasności.

Pytania:

  • Czy most ten jest artefaktem instrumentów?
  • Czy można potwierdzić innymi obserwacjami realność tego faktu i tym samym wykluczyć hipotezę o artefaktach?
  • Jaki dystans dzieli obie gwiazdy?
  • Czy zmiany w odległości to iluzja optyczna lub artefakt?

Aby odpowiedzieć na dwa pierwsze pytania, użyliśmy obróbki cyfrowej na zdjęciu wysokiej rozdzielczości z ESO.

Wynik jest jasny, pomiędzy gwiazdami obserwujemy pomost. Ale ponieważ czas ekspozycji był długi, obraz pomostu jest sumą wszystkich jego instancji zaistniałych w czasie naświetlania (pulsar to gwiazda na dole). Warto odnotować:

  • Most z materii ciągnie się poza pulsar.
  • Wyraźnie widoczne są obłoki materii, wychodzące z drugiej gwiazdy.

Ta sama procedura powtórzona w przypadku zdjęcia wysokiej rozdzielczości dostarczonego przez NOAO w pełni potwierdza te wyniki (zdjęcie jest wyśrodkowane na pulsarze). Zauważmy:

  • Most materii rozciąga się poza pulsar, przyjmując kształt dżetu.
  • Na obrobionym cyfrowo obrazie z NOAO wyraźnie widać niebieską falę uderzeniową, której długość rośnie wraz z oddalaniem się od źródła, którym może być pulsar.
  • Widać również symetryczne wyrzuty materii z drugiej gwiazdy.
  • Na sekwencji zdjęć z KPCA, pomost materii nigdy nie pojawia się w stanie spoczynku pulsara. Wyklucza to efekt krawędziowy wywołany kamerą, chyba, żeby założyć zmienny efekt krawędzi zgodny z jasnością obserwowanego obiektu, co jest mało prawdopodobne.

Wnioski

Pomost z materii nie jest artefaktem instrumentów ani przetwarzania cyfrowego. Mamy trzy różne dokumenty go potwierdzające:

  1. Sekwencję z kamery KPCA (NOAO).
  2. Zdjęcie wysokiej rozdzielczości, zrobione przez VLT, którego przetworzoną cyfrowo wersję omawialiśmy.
  3. Zdjęcie wysokiej rozdzielczości, zrobione przez NOAO, którego przetworzoną wersję omawialiśmy.

Jest to zatem bardzo realna okoliczność i i jest to prawdopodobnie okresowy dżet w płaszczyźnie osiowej, którego nie można pomylić z hipotetycznym osiowo biegunowym dżetem, który byłby okresowo skierowany ku obserwatorowi.

Problem

Odległość

Aby obliczyć dystans pomiędzy obiema gwiazdami możemy użyć pierwszego standardu, rozmiaru mgławicy Krab, rzędu 10 lś. Zakładamy dwie możliwe kombinacje:

  1. Obie gwiazdy są w mgławicy
  2. Obie gwiazdy nie są zbyt daleko od płaszczyzny poprzecznej względem kierunku patrzenia.

Okoliczność, że obie gwiazdy łączy most materii, potwierdza te hipotezy. Mierząc odległość pomiędzy gwiazdami na zdjęciu i porównując ją z rozmiarem mgławicy, otrzymujemy 0,13 roku świetlnego.

Możliwa jest inna metoda oceny. Nic nie może przekroczyć prędkości światła, zatem jeżeli ów dżet to relatywistycznej prędkości plazma wystrzelona ku pulsarowi, oraz znając okres trwania tego zdarzenia, to można wyznaczyć jego maksymalną odległość rozchodzenia się. Obliczenia dają nam maksymalny dystans mniejszy niż 10000 km. Z drugiej strony, problem nie zmieniłby się, gdyby to światło pulsara okresowo oświetlało dżet.

  • Odległość 0,13 roku św. z miejsca definitywnie usuwa możliwość, że pulsar spowodowany jest niezbalansowanym dżetem biegunowym w połączeniu obracaniem się wzdłuż osi pulsara i jednoczesnym oświetlaniu obserwatora oraz dżetu długiego na 0,13 roku św. (potrzebny na to minimalny czas wynosi 45 dni)
  • Druga wartość odległości jest zupełnie niekompatybilna z pierwszą.
  • Obserwacja ukazująca tą półrównoczesność, zmusza nas do przyjęcia drugiej wartości: odległość < 10000 km.
  • Konieczne jest rozwiązanie tej sprzeczności co do dystansu dzielącego pulsar od powiązanej z nim gwiazdy.

Problem rośnie

Wariacje odległości oraz jej wyrównywanie
  • Na klatkach sekwencji odległość pomiędzy gwiazdą a pulsarem wynosi 45 pikseli w stanie aktywności, natomiast tuż przed spoczynkiem rośnie ona do 55 pikseli. Różnica wynosi więc 10 pikseli. Reprezentuje ona 20% odległości, czyli 2000 km.
  • Drogę tam i z powrotem (4000 km) pulsar pokonywałby w 33 ms (okres pulsara), co daje średnią prędkość 1200000 km/s, zupełnie niezgodnie z prawami fizyki.
  • Tym samym należy skorygować obliczoną poprzednio odległość: 300000 / 1200000, lub 1/4. To daje nam odległość < 2500 km oraz wariację odległości < 500 km.
  • Sprzeczności w odległościach są coraz gorsze.
  • Co gorsza, odległość ta jest niezgodna z z tym, co wiemy o fizycznych rozmiarach gwiazd. Jest to druga sprzeczność do rozwiązania. Należy zatem przyznać, że te dwie gwiazdy są parą niewielkich rozmiarów gwiazd neutronowych.
  • W jaki sposób pulsar, biorąc pod uwagę jego masę, zmienia swoją odległość o 500 km na przestrzeni 33 ms? Kłania się problem z bezwładnością.
  • Co jeszcze gorsze, w jaki sposób ziemskie teleskopy mogą mieć dostateczną rozdzielczość, aby rozpoznawać tak niewielkie rozmiary z odległości 6300 lat świetlnych?

Oczywista średnica pulsara

Krzywa wariacji jasności pulsara, ustalona przez Jodrell Bank Observatory, pozwala na ustalenie oczywistej średnicy pulsara. Jeżeli szerokość impulsu odpowiada czasowi relatywistycznego rozchodzenia się energii (plazmy i/lub światła) wokół pulsara, to długość impulsu jest wystarczająco poprawną miarą jego średnicy.

  • Szerokość impulsu jest rzędu 3 ms. Tym samym średnica pulsara jest rzędu 3c/1000, czyli 900 km.
  • Jest to kompatybilne z teoretyczną średnicą pulsara, wynoszącą 20 km, ale pod warunkiem, że zmierzona średnica odnosi się do otaczającej pulsar magnetosfery.
  • Fluktuacja odległości (500 km) jest zatem do wyjaśnienia przez dystorsje owej magnetosfery pod wpływem dżetu z gwiazdy powiązanej z pulsarem. Rozwiązywałoby to problemy z inercją, które powstałyby, gdyby to pulsar się przesuwał pod wpływem dżetu! Jednakże wywołuje to problem z bezwładnością magnetyzmu pulsara.

Hipoteza

Istnieją trzy rozwiązania sprzeczności w odległościach, z których dwa są ze sobą kompatybilne:

  1. Maksymalna prędkość, prędkość światła może zostać w pewnych warunkach przekroczona. Jednak dopóki nie będzie ewidentnego dowodu na tą hipotezę, należy ją odrzucić.
  2. Odległość oraz rozpiętość mgławicy Krab zostały wyolbrzymione. Choć jest to wciąż możliwe, wydaje się mało prawdopodobne. Szereg pomiarów różnymi metodami potwierdza tą odległość.
  3. W centrum mgławicy ma miejsce efekt soczewki (grawitacyjny lub optyczny). Współczynnik powiększenia dawałby stosunek do odległości 0,13 roku świetlnego do 2500 km, czyli 5 × 108. Wydaje się to zupełnie nierealistyczne. Jednak gdyby go przyjąć, to obraz pulsara i gwiazdy towarzyszącej byłby właściwy. Faktycznie, uważna analiza obrobionego cyfrowo zdjęcia, pochodzącego z VLT, ujawnia niespodziewane detale, które nie muszą być artefaktami. Pozwolę ci wam odkryć. Zwróćcie uwagę na szczegóły wystające z centralnych przesyconych obszarów gwiazd. Przydatna byłaby fotografia zrobiona w krótkim czasie naświetlania. Szczegóły sugerują wyrzuty koronalne.

Bernard Lempel , 21 stycznia 2002

Wnioski:

  1. Pulsar jest układem dwóch gwiazd.
  2. Okresowo ku pulsarowi z partnerującej mu gwiazdy wyrzucany jest dżet.
  3. W momencie uderzenia pulsar świeci.
  4. Ów dżet, prawdopodobnie złożony z gorących cząstek (protonów i/lub elektronów) zachowuje się jak seria ciągłych szoków elektrycznych w gazie.
  5. Pulsar, podobnie jak Ziemia, posiada magnetosferę oraz atmosferę. To deformacja magnetosfery, pod wpływem dżetu, powoduje iluzję przemieszczania się pulsara.
  6. Dżet kontynuuje rozchodzenie się poza pulsarem w postaci skupionej wiązki.
  7. Mechanizm ten jest ten sam co w przypadku już napotkanym przez nas w jądrze galaktyki M 87 (samo regulujący się system z masywnym obiektem omiatanym dżetem i zwiększonymi siłami przez magnetyczny żagiel słoneczny). Tutaj jednak widzimy obecność układu relaksacyjnego. To pozwala bardzo prosto wyjaśnić asymetrię czasową ujawnioną przez VLT.

Inny układ podwójny z dżetem w Krabie?

Źródło: ESO (VLT)

  1. Uważne studium obrazu HDR centrum M1, plus jego obrobionej cyfrowo wersji, pokazuje istnienie drugiej pary gwiazd, generującej dżet.
  2. Ta para gwiazd (neutronowych?) nie generuje żadnego pulsara.
  3. Dżet jest ciągły, ale prezentuje niewytłumaczalną krzywiznę jakby na skutek bocznego wiatru.

Na kolejnej stronie (Lustro w Krabie), pokażemy jak, oraz dlaczego hipoteza o soczewce jest nie tylko możliwa, ale i prawdopodobna.

Bibliografia

  1. Jets et Systèmes binaires - Bernard Lempel. L'Astronomie Vol 117 - Sept 2003. SAF. (PDF=1.6 MB)
  2. To samo, Jets and binary Systems - B. Lempel, ale przetłumaczone z francuskiego [na angielski] (PDF, 588 KB)
  3. Le pulsar du Crabe, Faits et Contradictions. (francuski)
  4. Cluster, Explosions, Plasmoids, Ion Beams - Report on 7th Cluster Workshop (ESA 15 mar 2004) Obserwowany jest mechanizm relatywistycznych dżetów
  5. Modèles d'avalanche des sous-orages géomagnétiques. (GRPS) oraz zostaje wreszcie wyjaśniony?
  6. Tutorial on Supernovae, on the occasion of the 400th anniversary of the Supernova of Kepler of October 1604, zorganizowane przez Instytut Astrofizyki w Paryżu (IAP). (Doskonały raport napisany przez Dr. Jean-Pierre Martin).
  7. The Mouse that soared G359.23-0.82: Wspaniałe potwierdzenie przez Chandra struktury i mechanizmu pulsarów (Wiatr gwiazdowy + magnetosfera + dżet).
  8. Suzaku Discovery of Hard X-ray Pulsations from the Rotating Magnetized White Dwarf, AE Aquarii. Biały karzeł maskowany przez pulsara (kolejny układ podwójny) (Nowe)

Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: A Bone in the Crab

Przetłumaczył: Łukasz Buczyńki

piątek, 18 marca 2016

Mikrokwazar XTE J 1550-564 gra w ping-ponga

30 kwietnia 20003, NASA opublikowała, na portalu teleskopu Chandra, stronę zadedykowaną mikrokwazarowi XTEJ1550-564.

Źródło: Obserwatorium Chandra

Komentarz towarzyszący jest w najwyższym stopniu interesujący.

Seria zdjęć z Chandra pozwala naukowcom śledzić ewolucję wielkich dżetów rentgenowskich, wytwarzanych przez czarną dziurę w podwójnych układzie gwiazdowym. Jak pokazuje schemat, materia gazowa wyciągana ze zwykłej gwiazdy formuje dysk wokół czarnej dziury. Gaz nagrzewa się do temperatury milionów stopni, a intensywne siły elektromagnetyczne w dysku mogą mogą wyrzucić strugę wysoko energetycznych cząstek.

Wybuch promieni rentgenowskich ze źródła, XTE J1550-564, został zarejestrowany przez należący do NASA Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) w 1998 roku. Dalsze obserwacje przy pomocy Chandra i radioteleskopów pozwoliły wykryć pierwszy dżet (z lewej), a następnie kolejny (z prawej), złożony z wysoko energetycznych cząstek, oddalających się od czarnej dziury z około połową prędkości światła. Cztery lata po wybuchu oba dżety przesunęły się przeszło 3 lata świetlne, a lewy dżet zwalniał i zanikał.

Obserwacje wskazują, że dżet po lewej porusza się wzdłuż linii nachylonej w stronę Ziemi, podczas, gdy prawy dżet nachylony jest przeciwnie. Tłumaczyłoby to, dlaczego lewy dżet zdawał się poruszać dalej od czarnej dziury niż dżet po prawej, oraz dlaczego zanikł pierwszy. Aczkolwiek, biorąc pod uwagę takie ułożenie, trudno jest zrozumieć względną różnicę w jasności prawego dżetu, ponieważ oddala się on i powinien być ciemniejszy, niż wygląda. Jednym z wyjaśnień jest zanurzanie się go w gęsty obłok gazu. Opór gazu spowolniłby dżet, i spowodował falę uderzeniową dostarczającą energii elektronom, powodując ich świecenie. Obserwowany kometarny kształt prawego dżetu wskazuje, iż faktycznie oddziałuje on z gazem międzygwiezdnym.

Wyrzucenie dżetów przez gwiazdową czarną dziurę i supermasywną czarną dziurę jest częstym zjawiskiem we Wszechświecie, i okazuje się być jednym z przekazywania przez czarne dziury energii do otoczenia. Chociaż przyjmuje się, że wszystkie dżety spowalnia opór gazu, przez który się poruszają, dla dżetów z supermasywnych czarnych dziur może to trwać miliony lat.

Dżety XTE J1550 są pierwszymi, które uchwycono w trakcie spowalniania. Podczas czterech lat astronomowie obserwowali proces, który w przypadku supermasywnych czarnych dziur może trwać nawet miliony lat. Podkreśla to wartość badań nad czarnymi dziurami w naszej galaktyce, takimi, jak XTE J1550.

Przyjrzyjmy się temu bliżej.

Mikrokwazar XTE 1550-564 (źródło: Chandra)

Obserwacje pokazują, że proces przebiegał w trzech głównych etapach:

  1. Supernowa (?) w centrum 22 września 1998 roku.
  2. Fala uderzeniowa niewidocznego dżetu z lewej, 9 czerwca 2000 roku.
  3. Fala uderzeniowa niewidocznego dżetu z prawej, 11 marca 2002 roku.

Całkowity czas: 42 miesiące.

Obserwacje wykonane przez Chandra z trudem łączą się z teorią o polarnych dżetach, którą proponują teoretycy (patrz: obrazek). Oczywisty problem, jasność prawego dżetu, został jasno wyrażony na stronie Chandra. Jasność ta nie zgadza się z prędkością (0,5 c), oraz zakładaną jego orientacją przestrzenną.

W rzeczy samej dżet ten miał się pojawić jako drugi, skoro się od nas oddala. Teraz, rozważając prawa fizyki, powinien być mniej jasny...

Wyjaśnienie zaproponowane przez NASA (Chandra) należy oczywiście do możliwych. Pozostaje jednak bardzo hipotetyczne. Należałoby założyć, że mikrokwazar (czarna dziura?) wyrzucił symetrycznie dwa dżety plazmy w absolutnej próżni. Plazma ta napotkałaby, w różnej odległości, gaz o względnie dużej gęstości, który zjonizowała. Przerwa czasowa, spowodowana [ograniczoną] prędkością światła byłaby wówczas powiązana z kątowym nachyleniem osi rozchodzenia się dżetów (patrz: animacja powyżej). Ale wówczas...

Pytania i obiekcje

  1. Dlaczego lewy dżet uległ rozmazaniu przed pojawieniem się prawego?
  2. Dlaczego nie ma czasoprzestrzennej symetrii pomiędzy nimi?
  3. Nic nie pozwala wykluczyć, że wkrótce z kolei prawy dżet zaniknie, co kwestionowałoby teorię o ciągłych dżetach.

Pulsar Krab. Obróbka cyfrowa: B. Lempel

M 81. Obróbka cyfrowa: B. Lempel.

Wiatr słoneczny.

Naprzemienny okresowy dżet.

Istnieją inne hipotezy, odrobinę siarkawe, ale logiczne, oparte na przykładach otrzymanych z obserwacji i obróbki zdjęć:

  1. Pulsar Kraba.
  2. Jądro M81.
  3. Wiatr słoneczny oraz Ziemia.

Mikrokwazar mógłby być w rzeczywistości układem podwójnym, w którym oba obiekty obiegają się po bardzo wydłużonych orbitach. Ich trajektorie w sposób bardzo naturalny powodowałyby okresowe ustawianie się w dwóch symetrycznych pozycjach przy największym zbliżeniu. To w tych ustawieniach powinien powstawać dżet, w płaszczyźnie orbitalnej obu gwiazd, a nie w biegunowej osi kwazara. Wyjaśnienie powstawania dżetów jest do znalezienia w zjawiskach magnetohydrodynamicznych. Cząstki (wiatr gwiazdowy) wystrzelone z gwiazd byłyby skupiane i przyspieszane ku drugiej gwieździe. Omijałyby jej magnetosferę i były wyrzucane na zewnątrz jako dżet (model taki jak w przypadku oddziaływania wiatru słonecznego z ziemską magnetosferą).

Zatem okres wzbudzenia obu obiektów, wchodzących w skład XTE J 1550 byłby większy niż 42 miesiące, czyli ponad 7 lat ziemskich.

Wnioski

  1. Jeże;i orbity na prawdę są bardziej lub mniej wydłużonymi elipsami, wówczas możemy się spodziewać ponawiania się sekwencji zdarzeń ale z względnie z raczej długą przerwą pomiędzy.
  2. A jeżeli orbity są hiperbolami (wyrzucenie obiektu towarzyszącego), wówczas zaobserwowana sekwencja nigdy się nie ponowi.
  3. Jeśli późniejsze obserwacje potwierdzą to przypuszczenie, to...
  4. Już się stało. Potwierdzenie nadeszło z ESA.

Literatura

Poniższe dokumenty mogą być pobrane i skonsultowane na HEXTE Publications.

  1. AAJ - 563:229 » 238, 2001 Dec 10 - X-RAY observations of XTE J1550 564 during the decay of the 2000 Outburst. I. CHANDRA and RXTE Energy Spectra. - J.A. Tomsick, S. Corbel and P. Kaaret.
  2. arXiv:astro-ph/0105115 v1 7 May 2001- Multiwavelength Observations of the Black Hole Candidate XTE J1550-564 during the 2000 Outburst. Raj K. Jain et al.
  3. A.J, 554:43»48, 2001 June 10 - X-Ray States and Radio Emission in the Black Hole Candidate XTE J1550-564. S. Corbel et al.

Inne dokumenty:

  1. Jets et Systèmes binaires - Bernard Lempel. L'Astronomie Vol 117-Sept 03. SAF. (PDF=1,6 MB)
  2. To samo, Jets and binary Systems - B. Lempel, ale przetłumaczone z francuskiego [na angielski]) (PDF, 588 KB)
  3. Le pulsar du Crabe, Faits et Contradictions. (francuski) Nowe
  4. "Deep impact" of pulsar around companion star (ESA - 28 lutego 2006) Nowe
  5. TeV gamma rays from the Binary Pulsar PSR B1259-63 (kwiecień 2005)
  6. http://xxx.lanl.gov/PS_cache/astro-ph/pdf/0506/0506280.pdf
  7. XMM-Newton observations of PSR B1259–63 near the 2004 periastron passage
  8. Cannibal stars like their food hot, XMM-Newton reveals (ESA marzec 2006)

Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: The Micro Quasar XTE J 1550-564 plays ping-pong

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

środa, 16 marca 2016

Problem z soczewkowaniem grawitacyjnym, Krzyż Einsteina

Pierwszy raz, gdy pokazano nam soczewkowanie grawitacyjne, był to Krzyż Einsteina. Byliśmy pod wrażeniem wielkości i niemal metafizyczności tego zjawiska. Potem pokazano nam wiele innych. Abell 2218 należy do najspektakularniejszych, jakie pokazał nam Wszechświat. Obejrzyjmy jednak ten słynny krzyż.

Oto ten obiekt, gdy pokazano mi go po raz pierwszy. Źródło: HST. Nie mieliśmy żadnych wątpliwości co do jego natury, nawet mimo tego, że...

... Jean-Claude Pecker wyraził pewien sceptycyzm w magazynie Science & Vie (w numerze specjalnym 189), Les Pansements d'un Big bang fatigué (Bandaż starego Wielkiego Wybuchu). To prawda, że powinniśmy obserwować to, co pokazał nam niedawny obraz z ESO, mianowicie jakieś łuki.

IQ 2237+0305

W nocy 10.04.1999, 3,5 metrowy teleskop WIYN (NOAO) zrobił powyższe zdjęcie. Pokazuje ono, że soczewkowanie skoncentrowane jest na jądrze galaktyki spiralnej. To szczególnie przyciąga naszą uwagę.

Wówczas pojawia się pytanie: Jak słabe światło z dalekiego obiektu może przejść przez centralny obszar galaktyki? Aby przeanalizować ten problem, poddaliśmy fotografię torturom. Oto wynik:

Il. 1

Il. 2

Co mówi teoria?

  • Jądro galaktyki na pierwszym planie jest źródłem grawitacji, dzięki któremu odległy obiekt (kwazar) objawia się nam w kształcie soczewkowym. Jest zatem niezbędne, aby płaszczyzna galaktyki była dostatecznie przejrzysta, aby obraz mógł pojawić się bardzo blisko jądra (il. 1).
  • Źródłem grawitacji jest masywny obiekt, zasłonięty galaktyką (il 2). Obiekcja jest podobna, jak w pierwszym przypadku.
  • Efekt soczewkowania nie jest spowodowany przez samo jądro galaktyki, lecz przez całą galaktykę. Jednak tutaj obiekcje nawet się pogłębiają: Im większa jest masa galaktyki, tym bardziej rośnie jej nieprzezroczystość. Aby przezwyciężyć tą trudność, wprowadza się przejrzystą, a tym samym niewidoczną, ukrytą masę.
    Aby dowiedzieć się więcej o soczewkowaniu grawitacyjnym...
  • Inne przykłady soczewek grawitacyjnych:
    1. PG 1118+080 (SUBARU)
    2. Kwazar PG1115+080 (HST)
    3. PRC95-43 (HST)
    4. Gromada galaktyk Abell 2218 (HST)
    5. Inne zdjęcia z VLT (martwy link - przyp. tłum.)

Czego teoria nie mówi:

  • Oczywiście, światło z odległych obiektów może przejść przez płaszczyznę galaktyki. Istnieje kilka przykładów w Drodze Mlecznej. Jednak, zgodnie z naszą wiedzą, nigdy przez jej jądro.
  • Obiekt tylko przypomina soczewkowanie grawitacyjne. Jest jednak czymś innym. Tylko czym?
  • Hipoteza 1: na zdjęciach widoczny jest rdzeń obserwowanej galaktyki. Jest on jednak złożony z wielu jąder.
  • Alternatywa: jest to zwielokrotniony obraz jednego jądra galaktyki.
  • Hipoteza 2: Obserwowany efekt spowodowała refrakcja jednego lub więcej obłoków gazu o o gradiencie gęstości powiązanym z masą jądra galaktyki, a tym samym z gradientem indeksu refrakcji (efekt optyczny Kerra). Owe obłoki mogą się rozszerzać.

Co należy wyjaśnić:

  • Czy gęstość jednego lub więcej obłoków plazmy, w pobliżu jądra galaktyki, może być wystarczająca do powstania obserwowanego efektu ugięcia światła?
  • Odpowiadające przesunięcie ku czerwieni różnych części jądra (z = 1,695) oraz galaktyki (z = 0,0349) wymagałoby poszukiwań efektu K, wprowadzonego przez Haltona Arpa. Rozszerzanie się obłoków również mogłoby wyjaśniać redszift, szczególnie, jeśli byłyby one siedzibą pola magnetycznego i ulegały szybkiemu schładzaniu. Możliwe są również zjawiska lasera lub masera (wzmacnianie optyczne).

Wnioski

Gęstość oraz gradient gęstości materii (gazu) w jądrach galaktyk byłaby dostatecznie duża, aby spowodować widoczne efekty refrakcji.

Większość błędów w filozofii i logice następuje z powodu brania przez ludzki umysł symbolu za rzeczywistość.

Albert Einstein, Kosmiczna Religia, 1931.


Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: A Gravitationnal Lens Snag, The Einstein Cross

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński