niedziela, 24 lipca 2016

Projekt SAFIRE - testowanie elektrycznego Słońca

Poza Ziemią, Słońce jest najpilniej studiowanym obiektem w Układzie Słonecznym. Niemal wszystkie zjawiska słoneczne wciąż sprawiają fizykom kłopoty. Jednak teraz, ekspert od projektu eksperymentów, Monty Childs, przewodzi projektowi, mającemu pokazać, jak elektryczna plazma może wytworzyć enigmatyczne zachowania Słońca w laboratorium. Monty i jego grupa badawcza są pewni, że obecna technologia pozwala dobrze przetestować hipotezę elektrycznego Słońca.


Projekt Pioruny

Propozycja eksperymentu testującego hipotezę elektrycznego Słońca

David Talbott

Poniższe podsumowanie, opublikowane w czerwcu 2012 roku, wprowadza tło dla ogółu czytelników, wyjaśniające nasze wsparcie dla projektu SAFIRE.

W ostatnich dekadach obserwacje atmosfery Słońca przywiodły coraz więcej uwagi co do fundamentów fizyki Słońca. Anomalie temperaturowe, przyspieszanie naładowanych cząstek od Słońca, animalne zachowanie pola magnetycznego, super rotacja równikowej atmosfery, dżety polarne, oraz sporo innych podniosły pytania wymagające nowej teorii.

Jedną z głównych rzeczy, mających dalekie implikacje dla fizyki słonecznej, są świeże dowody na dynamiczne połączenie Słońca z jego środowiskiem plazmowym – nie w ograniczonym sensie, że Słońce powoduje aktywność elektromagnetyczną z dala od swojej powierzchni (co jest dobrze znanym faktem), lecz coś bardziej radykalnego – że ono samo może reagować na zewnętrzne wpływy elektryczne.

Kiedy mowa o atmosferze Słońca, wygodnie jest uwzględnić ośrodek plazmowy, rozciągający się do granic heliosfery. Zostało to podkreślone w ostatnich latach przez samą obecność Ziemi w tej rozciągniętej atmosferze, co pozwoliło na obwód elektryczny pomiędzy Ziemią a Słońcem, objawiający się zorzami. Owo zaskakujące odkrycie przyszło wraz z wieloma innymi, kierując uwagę na możliwość, że taki obwód, choć subtelny, przenika Układ Słoneczny. Ze względu na ogromną objętość heliosfery, potencjał elektryczny może być daleki od czegokolwiek mierzalnego lub oczywistego. Co by to oznaczało dla zrozumienia powierzchni Słońca oraz enigmatycznych zachowań jego atmosfery?

Nawet przy odległej granicy heliosfery występują nagłośnione anomalie, sugerując, że mogą tam zachodzić elektryczne transakcje, wychodzące poza granice do ramienia Drogi Mlecznej.

Wydaje się, że żadna z tajemnic atmosfery Słońca nie wynika z modeli słonecznych ery kosmicznej.

Model termonuklearny wydawał się bezpieczny i w pełni satysfakcjonujący w latach 80-tych, gdy Hans Bethe otrzymał Nagrodę Nobla (1983) za sformułowanie matematycznie zniewalający główny cykl procesu fuzyjnego w gwiazdach. W szczególności praca Bethe'a ma wyjaśnić i przewidzieć trzy charakterystyki Słońca, które fizycy uważają za najbardziej fundamentalne: jego ciepło, stabilność oraz obserwowane wariacje w sygnaturze widmowej gwiazd. Umożliwiło to astronomom uogólnić model na główną sekwencję gwiazdowej ewolucji, bazując na względnym wieku owych ciał. Wyobrażona sekwencja jest zilustrowana graficznie na wykresie Hertzsprunga-Russella.

Gwiazdy układające się w ciąg główny życia gwiazd na diagramie Hertsprunga-Russela, widnieją wzdłuż przekątnej.

Ten diagram łączy różne widma (temperaturę powierzchni) gwiazd z ich jasnością. Gorętsze, niebieskie gwiazdy mają największą jasność, a chłodniejsze czerwone – najmniejszą. Dla astronomów to wygodna ilustracja graficzna wyobrażonego ewolucyjnego życia gwiazd, sformułowanego w oparciu o model termonuklearny.

Od lat 80-tych nasze sondy kosmiczne pozwoliły nam zobaczyć powierzchnię i atmosferę Słońca w wysokiej rozdzielczości i w pełnym widmie elektromagnetycznym. Co ciekawe, widzimy niezwykłą stabilność Słońca na jego widocznej powierzchni, lecz ekstremalną zmienność na wyższych częstotliwościach w koronie, gdzie dominują promienie rentgena. Czy wyższa zmienność ponad powierzchnią wskazuje na warunki brzegowe? Interpretacja elektryczna przedstawia granicę dwóch regionów plazmy o różnym potencjale elektrycznym (widoczną sferę Słońca i jego środowisko plazmowe).

Heliosferyczny prąd elektryczny, wyśrodkowany na Słońcu, sugerowałby, że heliosfera jako całość jest bardziej elektrycznie aktywna, niż zakładano. Przewidywalibyśmy zdarzenia elektromagnetyczne wewnątrz niej, systematycznie silniejsze, niż wynikałoby to z elektrycznie obojętnego środowiska. W rzeczy samej, odkrycie i zaskoczenie okazuje się być schematem ery kosmicznej. Nasza eksploracja planet i księżyców nabrała tempa wraz z postępem technologii. Owo wyrafinowanie doprowadziło do szeregu nieoczekiwanych odkryć wyraźnie elektrycznie powiązanych zdarzeń w Układzie Słonecznym:

  1. super rotacji górnych warstw atmosfery, od Wenus do Neptuna, sugerujących zewnętrzny, niewidoczny wpływ;
  2. mocno włóknistego, kometarnego warkocza Wenus, sięgającego Ziemi;
  3. dowodów na kometarne wyrzuty związane z aktywnością Słońca (odpowiedź aktywności powierzchni jądra komety na naładowane cząstki ze Słońca, nie tylko jego ciepło);
  4. intensywnie gorąca gejzery na księżycu Jowisza, Io, przesuwające się po powierzchni, uzupełniane naładowanymi cząstkami z Ganimedesa i Europy, a wszystko to z odpowiednikami w zorzy Jowisza;
  5. niewyjaśnione wytryski o niemożliwych energiach z księżyca Saturna, Enceladusa, wraz z powiązanymi prądami elektrycznymi;
  6. epizodyczne burze pyłowe na Marsie, tworzące ogromne chmury i czasami zakrywające całą planetę. Jak dochodzi do tego w atmosferze, mającej 0,008 gęstości ziemskiej, pozostaje tajemnicą;
  7. diabły pyłowe na Marsie, sięgające wysokości Mt. Everestu, akcentujące tą samą marsjańską tajemnicę. Oraz upakowane wiry na skrajach burz pyłowych, przeczące tradycyjnej mechanice diabłów pyłowych;
  8. unoszącą pył aktywność elektryczną na Księżycu, w relacji z ruchem przez magnetosferę Ziemi;
  9. czerwone krasnoludki i niebieskie fontanny, wybuchające w kosmos z górnych warstw ziemskiej atmosfery;
  10. elektrodynamikę pasów Van Allena, sugerującą złożony przepływ prądu i mocno zmienną gęstość naładowanych cząstek;
  11. przyspieszający od Słońca ku planetom wewnętrznym strumień naładowanych cząstek.

Ostatnie odkrycia aktywności elektrycznej oraz magnetycznej w kosmosie dają niezwykłe nowe pole do odkryć naukowych. Czy jest możliwe, że stare kwestie fizyki słonecznej znajdą nowe wyjaśnienia w zewnętrznych wpływach elektrycznych na Słońce? Jeżeli to naelektryzowana heliosfera wywołuje tajemnicze atmosferyczne dynamiki na Słońcu, jest to rzecz z pewnością warta zbadania. Stawianie pytań teoretycznych da wszechstronną rewizję danych z nowego punktu widzenia. Można jednak również przeprowadzić praktyczny eksperyment. Czy w środowisku plazmowym, zewnętrzne pola elektryczne oraz prądy mogą wytworzyć znane zachowanie Słońca na naładowanej sferze?

Teraz nastąpi krótki przegląd eksperymentów i prac teoretycznych.

Kristian Birkeland

Według naszego sposobu patrzenia n materię, każda gwiazda we Wszechświecie byłaby polem aktywności sił elektrycznych o natężeniu jakiego nikt nie jest w stanie sobie wyobrazić.

— Kristian Birkeland

To Kristian Birkeland poprawnie wysnuł na początku XX wieku hipotezę, że prądy elektryczne ze Słońca zasilały zorze polarne. Przez wiele dekad powszechnie wierzono, że ziemska magnetosfera stanowi barierę nie do pokonania, ściskaną przez wiatr słoneczny, co indukowało zorze magnetyczne. Działo się to, dopóki satelita Triade nie wykrył magnetyczne sygnatury dwóch ogromnych arkuszy prądowych, czym hipoteza Birkelanda znalazła bezpośrednie potwierdzenie w eksploracji kosmosu. Później, w 2007 roku, satelita Themis odnalazł dowody na magnetyczne liny łączące górną atmosferę Ziemi bezpośrednio ze Słońcem. Strumienie te Owe strumienie naładowanych cząstek nazywa się dziś prądami Birkelanda.

W celu przetestowania swoich idei połączenia Ziemi i Słońca, Birkeland zbudował komorę próżniową i umieścił w niej namagnesowaną metalową kulę, zwaną terrellą, w środku, reprezentując Ziemię. Obserwował, jak terrella zachowuje się w sztucznej, naładowanej elektrycznie atmosferze. Dodatkowo, poza rozwiązywaniem zagadek ziemskiej zorzy, elektryczne doświadczenia Birkelanda objęły również symulacje pierścieni planetarnych oraz energetyczne dżety komet. Cały wiek później, Carl-Gunne Fälthammer, emerytowany profesor Alfvén Laboratory w Szwecji, mógł napisać:

Powód, dla którego prądy Birkelanda są szczególnie interesujące, jest taki, że w plazmie, w której płyną, powodują szereg procesów fizycznych (fale, niestabilności, delikatne formacje). To z kolei prowadzi do przyspieszania naładowanych cząstek, zarówno ujemnych jak i dodatnich, oraz rozdzielenie ładunków (jak wytryski jonów tlenu). Obie te klasy zjawisk powinny być w zainteresowaniu daleko szerszym, niż zrozumienie środowiska naszej Ziemi.

— Carl-Gunne Fälthammer

Patrząc z tej perspektywy, Birkeland położył fundament dla obiecującej eksploracji doświadczalnej atmosfery Słońca i jego tajemnic.

Charles Bruce

W 1941 roku, dr Charles Bruce, ze Stowarzyszenia Badań Elektrycznych w Anglii, rozpoczął rozwijanie nowej perspektywy patrzenia na Słońce. Będąc badaczem elektryczności, astronomem i ekspertem od efektów działania błyskawic, Bruce był zafascynowany erupcjami słonecznymi, pokonującymi miliony mil w ciągu jednej godziny – co odpowiada mniej więcej prędkości lidera krokowego błyskawicy. Ta obserwacja otworzyła mu drogę do życiowego dzieła, które skłoniło go do wniosku, iż erupcje słoneczne, ich temperatura i widmo doskonale zgadzają się z błyskawicami. W 1944 roku zasugerował, że fotosfera Słońca posiada wygląd, temperaturę i widmo łuku elektrycznego, a dzieje się tak, gdyż nim jest, lub dużą ilością równoległych łuków. Owa charakterystyka, twierdził, odpowiada za obserwowaną granulację powierzchni Słońca.

Ralph Juergens

W roku 1972 oraz następnych latach, inżynier ze Stanów, Ralph Juergens, zainspirowany pracami Bruce'a, opublikował serię artykułów, proponujących Słońce jako ciało nie będące odizolowane w kosmosie, lecz raczej najbardziej dodatnio naładowane ciało w Układzie Słonecznym, które ogniskuje zasilane galaktycznie wyładowanie żarzeniowe, uzupełniane niewidzialnymi prądami elektrycznymi.

Ale jak planety, w tym Ziemia, mogą pozostać nietknięte przy tak dużej roli rozdzielenia ładunków w kosmosie? Obecnie są dowody na to, że planety jak najbardziej są pod wpływem, choć w sposób, który nie był pierwotnie oczywisty. Juergens zaobserwował, że klucz musi leżeć w sposobie izolowania się naładowanych ciał od otoczenia poprzez tworzenie otoczek elektrycznych. Na skalę planetarną obserwujemy te otoczki jako magnetosfery, zachowujące wewnątrz planetarne pole elektryczne.

Juergens był pierwszym, który położył podstawy teoretyczne pod bardziej radykalną koncepcję, że Słońce jest zasilane zewnętrznie przez elektryczność.

Hannes Alfvén

Przez długo czas uważano, że próżnia kosmosu nie przepuszcza prądów elektrycznych. Jednak gdy odkryto, że cały kosmos jest morzem przewodzącej plazmy, oznaczało to, że każde rozdzielenie ładunków natychmiast zostanie zneutralizowane. Wpływowy fizyk słoneczny, Eugene Parker, wyraził się dosadnie, że w układzie odniesienia ruchomej plazmy nie może powstać żadne znaczne pole elektryczne.

Wiodący fizyk plazmowy 20 wieku, laureat Nagrody Nobla, Hannes Alfvén, twierdził odwrotnie. Przedstawił on obfite dowody na to, że zawiła struktura kosmosu oraz wysoko energetyczne zdarzenia wynikają z prądów elektrycznych, przemierzających morze międzygwiezdnej i międzygalaktycznej plazmy.

Alfvén przewidział, że podczas przepływu prądu przez plazmę, indukowane przez niego pole magnetyczne będzie go ściskać do wąskich, skręconych włókien, zwanych skurczami-z. Intensywniejsze ściśnięcie tych strumieni, powiedział, będzie często prowadzić do eksplozywnych wyładowań elektrycznych, a wynikowe promieniowanie może obejmować – przy największych energiach – promieniowanie synchrotronowe, obecnie obserwowane w kosmosie w obfitości. Jednak gdy Alfvén przewidział promieniowanie synchrotronowe galaktyk, pola elektryczne w komosie nie weszły jeszcze do leksykonów astronomów.

Bazując na solidnej pracy doświadczalnej, prowadzonej przez dekady, Alfvén rozwinął model obwodu galaktycznego, w którym prądy elektryczne płyną dośrodkowo ramionami galaktyk, otoczone polami magnetycznymi. Osiągnąwszy centrum galaktyki, ładunek elektryczny, niesiony przez prądy, jest składowany w kompaktowym, elektromagnetycznym plazmoidzie – rotującym torusie, epizodycznie uwalniającym swoją energię w postaci dżetów wzdłuż osi wirowania galaktyki. Alfvén wywnioskował, że właśnie w taki sposób powstają centra aktywnych galaktyk (AGN). Z tego punktu widzenia elektryczne zachowanie galaktycznego plazmoidu, często ukrytego pod pyłem, jest potwierdzeniem ogromnego potencjału elektrycznego.

Biorąc pod uwagę bliskość Słońca oraz ciągłą okazję do przeprowadzania pomiarów elektrycznych w pobliżu jego dynamiki, ciało to jest naszym najlepszym oknem do sprawdzenia roli plazmy oraz powiązanych z nią prądów w kosmosie.

IBEX

Jeżeli pomiędzy strefą wpływów Słońca a ramieniem galaktyki zachodzą reakcje elektryczne, jednym z miejsc ich występowania powinna być powłoka heliosfery. Z tego powodu wyniki obserwacji poczynionych przez Interstellar Boundary Explorer (IBEX), badającego oddziaływanie wiatru słonecznego z ośrodkiem międzygwiazdowym, byłyby istotnym wskaźnikiem. Zadaniem IBEX było zmierzenie przepływu Energetycznych, Obojętnych Atomów (ENA). Spodziewano się, że dane pokażą falę uderzeniową, podobnie, jak to ma mieć miejsce wokół innych gwiazd. Zamierzano ustalić wielkość fali i jej odległość od Słońca. Jednak IBEX nie odnalazł spodziewanego obszaru zderzenia. Zamiast tego odkryto enigmatyczną wstążkę wzmocnionych emisji ENA – spektralnie odmienny obszar o nieznanym pochodzeniu. Wyniki nie były przewidywaniem żadnego modelu, przedłożonego dla misji IBEX. Tak samo enigmatyczne były wariacje sile i położeniu. Wyniki wymagają ponownego rozważenia naszych podstawowych koncepcji na temat oddziaływania heliosfery z ośrodkiem międzygwiazdowym.

Dowody wskazują, że granica heliosfery nie jest łagodnym regionem przejściowym, lecz charakteryzuje się komórkowymi strukturami plazmowymi, typowymi objawami warunków granicznych w środowisku plazmy. Czy dramatyczne spowolnienie wiatru słonecznego na granicy jest spowodowane odwróceniem pola elektrycznego Słońca, wychodzącego poza tą barierę? To tłumaczyłoby brak wzrostu temperatury, którego spodziewano się w obszarze uderzeniowym.

Formowanie się gwiazd wzdłuż włókien Drogi Mlecznej

Gwałtownie zbierające się dowody sugerują, że prądy elektryczne, płynące przez przestrzenie międzygalaktyczne, międzygwiezdne i międzyplanetarne, mają bezpośredni – a często decyzyjny – wpływ na ewolucję kosmicznej struktury. Gdy teoretycy przyjmą to do wiadomości, obraz kosmosu zmieni się na zawsze.

Powstająca perspektywa elektryczna pokazuje integralne połączenie gwiazd i galaktyk w ich zewnętrznym środowiskiem. Gdy obserwacje zaczynają ukazywać niespodziewanie silne i mocno skoncentrowane energie w kosmosie, główne teorie wymagały, aby siła sprawcza pochodziła wnętrza badanych obiektów, po bezpośredniej lub pośredniej inicjacji grawitacją. Wymaganie to, z kolei, może jedynie odwieźć astronomów oraz kosmologów od zadania sobie bardziej fundamentalnego pytania: czy możliwe jest, aby zewnętrzne prądy elektryczne, zasilane energią zgromadzoną w głębokim kosmosie, mogą kierować większością obserwowanej ewolucji struktur?

Hannes Alfvén, najbardziej zasłużony fizyk plazmowy XX wieku, rozpoznał, że zawiłość kosmicznej struktury oraz wysoko energetyczne zdarzenia w kosmosie są bezpośrednim dowodem na istnienie prądów elektrycznych, przemierzających morze plazmy międzygwiezdnej i międzygalaktycznej. Na przykład, obserwujemy teraz szum owych kosmicznych linii przesyłowych, odbierając ich sygnały radiowe.

W tym radykalnym zerwaniu z poprzednią teorią, nowo narodzone galaktyki mogą być oświetlane elektrycznie – gwiazdy są nawinięte na kosmiczne włókna jako świadkowie kosmicznych linii przesyłowych lub strumieni prądowych. Jest to w istocie przewidywanie Hannesa Alfvéna z 1986 roku.

Co zaskakujące, teleskop na podczerwień Herschell, ukazał niedawno gwiazdy rodzące się na świecących włóknach. ESA zaraportowała: niezwykła sieć włóknistych struktur wskazuje na łańcuch niemal jednoczesnych narodzin gwiazd, zebranych niczym perły na sznurku głęboko w naszej galaktyce.

Jak zaraportowano przez ESA, gwiazdotwórcze włókna w Drodze Mlecznej są wielkie, sięgając dziesiątek lat świetlnych... niezależnie od ich długości bądź gęstości, ich szerokość jest zawsze z grubsza taka sama.

Perspektywy na słoneczną teorię i eksperyment

Hipotetyczny nuklearny rdzeń Słońca generujący energię poprzez fuzję wodoru w hel, jest częściowo oparty, tylko częściowo, na długiej historii doświadczeń nad reakcjami jądrowymi i transmutacyjnymi. Zaczęło się to od Ernesta Rutherforda w 1917 roku, a drogi doświadczalne, które z tego wynikły, dały dwa odmienne wyniki.

We wczesnych latach 40-tych, w ramach projektu Manhattan rozpoczęto badanie fuzji jądrowej, w celu osiągnięcia ogromnej, niekontrolowanej eksplozji, bomby wodorowej. Cel ten osiągnięto w 1952 roku, wraz z pierwszym udanym testem bomby.

W tym czasie fizyk jądrowy Hans Bethe miał już sformułowaną teoretyczną sekwencję reakcji, w krokach, jego wyobrażonego głównego cyklu gwiazdowej fuzji nuklearnej. Odtąd kwestią czasu było zaakceptowanie tej sekwencji jako modelu fuzji jądrowej w Słońcu.

Niemal natychmiast po teście bomby wodorowej, zaangażowano wielkie środki w nadziei na przeprowadzenie kontrolowanej fuzji termonuklearnej w laboratorium, i wkrótce stało się to globalną misją dla dobra całej ludzkości. Naśladując proces zachodzący w Słońcu, miano produkować nielimitowane ilości energii.

Na początku uważano, że sukces jest w odległości około 20 lat. Ale dzisiaj, po 60 latach i setkach miliardów dolarów, wydanych na całym świecie, żaden z eksperymentów nie przyniósł więcej energii, niż do niego wpompowano. Obecnie debatuje się nad przyczyną takiego stanu rzeczy.

Anomalie słonecznej atmosfery

Osobno od wyraźnie ugrzęzłych prób odtworzenia termonuklearnego jądra Słońca, znamiennym faktem jest, że enigmatyczne zjawiska w słonecznej atmosferze wykazują mało, lub w ogóle żadnych cech powiązanych przyczynowo z jadrem Słońca. To właśnie rosnące atmosferyczne tajemnice skierowały naszą uwagę na prace wcześniejszych teoretyków elektryczności, wymienionych wyżej, a prace te mogą być obecnie ocenione w świetle ogromu nowych danych na temat Słońca, zebranych w ostatnich latach.

Przegląd słonecznych tajemnic

Czy na powierzchni Słońca działają pola elektryczne i prądy? Oraz czy złożona elektrodynamika może wyjaśnić niewyjaśnione z punktu widzenia obecnej fizyki słońca kwestie? Tajemnice obejmują:

  1. gwałtowne przyspieszanie wiatru słonecznego od powierzchni Słońca, aż do milionów mil na godzinę, z punktu widzenia elektryczności jest to najlepszy wskaźnik siły pola elektrycznego;
  2. intensywniejsze erupcje (koronalne wyrzuty masy), osiągające jedną czwartą prędkości światła – prędkość najlepiej osiąganą tylko w polu elektrycznym;
  3. ciągłe przyspieszanie wiatru słonecznego, gdy mija on planety wewnętrzne, implikując istnienie rozległego pola elektrycznego, działającego na naładowane cząstki długo po tym, jak opuściły Słońce;
  4. Temperatura [osiągająca] minimum blisko powierzchni Słońca (około 5000K), rosnąca spektakularnie przez chromosferę do górnej korony, w której osiąga 20 milionów K (to również sugeruje region przejściowy, plazmową warstwę podwójną, pomiędzy Słońcem a jego plazmowym środowiskiem);
  5. otwarte linie pola magnetycznego, pogwałcenie standardowych równań elektromagnetyzmu. Tajemnica znika, jeżeli linie te przedłużają się do większej domeny galaktycznej, jako ścieżki dla prądów galaktycznych, płynących w heliosferze. Przy takim ustawieniu, linie są zamknięte, jak się tego wymaga, ale nie wewnątrz heliosfery.
  6. dżety biegunowe, klasyczna cecha wyładowań elektrycznych w plazmie;
  7. torus równikowy, zjawisko dobrze udokumentowane przez Kristiana Birkelanda w eksperymentach z bombardowaną elektrycznie namagnesowaną sferą;
  8. super rotacja atmosfery równikowej – 35 obrotów na każde 26 obrotów atmosfery biegunowej – rzecz niezgodna ze standardową atmosferyką, lecz przewidywalny efekt w przypadku atmosfery sterowanej zewnętrznym, cylindrycznym, obracającym się prądem wzdłuż osi Słońca, skurczającym się (plazmowy skurcz-z) ku powierzchni;
  9. niedawne ustalenia, że konwekcja, wymagana do podtrzymania pila magnetycznego Słońca, nie zachodzi. Pełne znaczenie tego faktu jest jeszcze od przestudiowania.

Wezwanie do projektu eksperymentu

Powyższe cechy niosą wspólną implikację: sugerują, że Słońce nie jest odizolowaną wyspą w neutralne przestrzeni, ale punktem skupienia heliosferycznego pola elektrycznego.

Oczywiście, wiele szczegółów głównego pola elektrycznego oraz złożone drugorzędne pola oraz powiązane z nimi obwody elektryczne są jeszcze do wyklarowania. Z tego powodu polecamy ponowną ocenę danych na temat Słońca i jego atmosfery. Następnie zalecamy zrobić to wraz z kontrolowanym eksperymentem – udoskonaloną wersją terrelli Birkelanda, z bardziej wyrafinowanymi własnościami, oraz rozbudowanym i dokładnym monitorowaniem. Bazując na obecnej wiedzy na temat Słońca, wraz z dostępną technologią, możemy być dziś ufni, że dobrze zaprojektowane doświadczenie może oddać wiele słonecznych zjawisk, które tak bardzo mylą badaczy.

Od dyskretnego planowania i improwizowania doświadczenia, aż do modelowania różnych enigmatycznych zjawisk słonecznych, wierzymy, że można obecnie dobrze pokazać następujące rzeczy:

  1. gwałtowne przyspieszanie indukowanego wiatru słonecznego od powierzchni ciała;
  2. wybuchowe erupcje i wyrzuty chmur naładowanych cząstek z największymi przyspieszeniami;
  3. utworzenie obracającej się plazmowej atmosfery i jej super rotacji na równiku;
  4. powstanie równikowego torusa;
  5. powstanie wysoko energetycznej i wysoko temperaturowej korony;
  6. fotosferyczne granulowanie, obejmujące być może fuzję jądrową;
  7. powstanie dżetów biegunowych;
  8. powstanie wędrujących plam;
  9. jednoczesne zdarzenia elektryczne, w tym łuki po przeciwnych stronach sfery;
  10. cykl słoneczny indukowany zmianami w dostarczaniu energii;

Mając w umyśle cel eksperymentu, rekomendujemy, aby grupa badawcza była zorganizowana do zaprojektowania eksperymentu mającego symulowanie nieuchwytnych, ale fundamentalnych atrybutów Słońca w zelektryzowanym środowisku plazmowym. Eksperyment powinien objąć najlepszych dostępnych specjalistów od plazmy i elektrodynamiki, wraz z osobami będącymi najbliżej najnowszej eksploracji samego Słońca.


Autor: David Talbott

Wstęp i publikacja: B. Talbott

Przetłumaczono z: The Safire Project – Testing the Electric Sun

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

piątek, 15 lipca 2016

Ko(s)miczne promienowanie tła

Idź precz, Szatanie! Ukryj te szatańskie, fluktuujące podobieństwa...

Mieliśmy COBE, nieomal mieliśmy MAP, teraz mamy WMAP. Wielki Wybuch został potwierdzony. ☻

Pomiary uczyniono w paśmie radiowym:

PasmoCzęstotliwość w GHz
K23
Ka33
Q41
V61
W94

Obróbka cyfrowa musi przede wszystkim:

  1. Połączyć tysiące pomiarów, wykonanych dla każdego piksela mapy, oraz dla wszystkich częstotliwości.
  2. Wyeliminować światło z naszej własnej galaktyki.
  3. Wyeliminować dipol wywołany przez ruch satelity względem CMB*.

(* CMB – Cosmic Microwave Background – kosmiczne promieniowanie tła.)

Źródło: NASA/WMAP

Część osób zaznacza, że jakość uzyskana na obrazie CMB jest tak dobra, jak przewidywania. Jest tam wszystko: stała kosmologiczna, zmierzona z niebywałą precyzją, jak również fluktuacje promieniowania, zmierzone z precyzją do 10-5.

Droga Mleczna. Źródło: 2Mass, przeedytowane cyfrowo przez B. Lempel

I wszystko byłoby w porządku, gdyby tylko mapa ta nie przypominała mi obrobionego cyfrowo obrazu Drogi Mlecznej.

Źródło: 2Mass

Uważna analiza obrazu otrzymanego przez WMAP oraz obrobionego obrazu Drogi Mlecznej ujawnia nieco bardzo podobnych, dużych struktur. Odnotujmy, że obrazy te zostały stworzone przez różne układy projekcji, a obraz galaktyki nie obejmuje całego nieba.

Dyskusja

  1. Te podobieństwa to czysty fart.

    Przed wykluczeniem tej hipotezy, należałoby rozważyć inne ewentualności.

  2. Użyty sprzęt radioelektryczny mógł mieć kilka niedoskonałości, na przykład:

    1. Anteny kierunkowe, zawierające pary elementów obrócone względem siebie o 180°, mogą być asymetryczne. Mogą też nieznanych źródeł. Jest to bardzo możliwe, gdyż wymagana techniczna dokładność, 10-5, jest trudna od osiągnięcia (mam w tej dziedzinie trochę praktycznego doświadczenia).
    2. Wzmacniacze, filtry i detektory heterodynowe byłyby czułe na promieniowanie podczerwone, użyte w 2Mass. W rzeczy samej, jest to niemożliwe, gdyż odpowiednie pasma są zbyt różne. Mają też inne własności fizyczne.
  3. Obróbka cyfrowa danych z WMAP może być niewłaściwa.

    Wydaje się to raczej nieprawdopodobne, użyte metody są dobrze znane i pewne. Do tysięcy pomiarów dla każdego piksela mapy użyto metody statystycznej (Monte Carlo). Można oczywiście zastosować inne algorytmy, ale istnieje spora szansa, że nic się nie zmieni.

  4. Resztkowe promieniowanie z naszej galaktyki nie zostało poprawnie oddzielone.

    Chociaż promieniowanie naszej galaktyki jest dobrze poznane i zmierzono je już podczas eksperymentu COBE, a wyniki użyte przy wyliczaniu danych WMAP, to nie należy całkowicie odrzucać tej hipotezy. W rzeczywistości, pewne źródła promieniowania są dalekie od stabilnych. Z czasem dochodzi do wahania się jasności obiektów, co zaburza wyniki obliczeń. Źródła te musiałyby posiadać zmienność jasności rzędu 10-5! Było by to więc nie wykrywalne dla zwykłych metod fotometrycznych.

  5. Jeśli wyeliminować z CMB światło naszej galaktyki, to w myśl zasad logiki należy wyeliminować również światło wszystkich innych galaktyk.

    Nie zostało to jawnie uczynione. Panuje w tej sprawie niezmącona cisza, choć jest ona fundamentalna. Nie znajdujemy na ten temat żadnej publikacji. Ciszę tą można wyjaśnić dwoma powodami: nie ma możliwości odróżnienia i wyeliminowania tego światła. Stwierdzając to, przyznajemy, że cała praca, dotycząca CMB, jest arcy-fałszywa!

  6. Obecność mniej lub bardziej homogenicznej materii w naszej galaktyce (gaz lub pył) powodowałaby absorpcję części promieniowania CMB.

    Obecność materii międzygwiazdowej jest dobrze znana. Należy jednak najpierw zademonstrować, że materia ta jest istotna dla obserwowanych fluktuacji.

  7. Istnienie nieznanego promieniowania o podobnym spektrum, jak CMB, zaburzyłoby pomiary CMB.

    Możliwości tej nie uwzględniano do marca 2003 ze względu na rzekomą nieprawdopodobność. Jednak wówczas pewne obserwacje, przeprowadzone przez satelitę ISO (Kosmiczne Obserwatorium Podczerwieni), oraz opublikowane 11 kwietnia w czasopiśmie Science («The cosmic infrared background: a fossil record of galaxy encounters » - D Elbaz and C.Cesarsky.).

    Podsumowanie tego artykułu jest dostępne na stronie CEA-DAPNIA pod nazwą "La mémoire fossile des rencontres de galaxies"

    Źródło: CEA-DAPNIA

    Pokazano tu krzywą z ISO naśladującą krzywą COBE w miejscach maksimum. Zatem oba rodzaje promieniowania mogą interferować z pomiarami WMAP.

  8. Mikrofalowe echo Wielkiego Wybuchu może być w istocie zmienione lub zaburzone podczas przejścia przez gromady galaktyk w drodze ku Ziemi.

    Zaburzenie to byłoby jedynie małymi fluktuacjami, które potwierdziłyby, że galaktyki, w szczególności nasza, oraz w ogólności wszystkie gromady galaktyk, są źródłami zaburzeń CMB.

    13 stycznia 2004, MNRAS opublikowała dokument, który w istocie zdawał się to pokazywać: arxiv.org/abs/astro-ph/0306180 - Evidence for an Extended SZ Effect in WMAP Data A.D. Myers, T. Shanks, P.J. Outram, W.J. Frith, A.W. Wolfendale.

    Korelacje te są dostępne na następujących grafikach: il. 1, il. 2, il. 3.

    Więcej informacji można znaleźć tutaj:

    1. Królewskie Towarzystwo Astronomiczne
    2. Dowody na rozległy efekt ZS w danych WMAP
    3. Efekt Y. Sunyaev'a-Zeldovich'a
  9. Według fizyków z CERN (D. J. Schwarz et al), podczas analizy danych z WMAP popełniono błędy.

    Źródlo: D. J. Schwarz et al

    Tekst ujawnia, co następuje:

    Wielko-kątowa (niskie ℓ) korelacja promieniowania mikrofalowego tła wykazuje w stosunku do standardowej kosmologii inflacji szereg anomalii statystycznych. Wykazaliśmy, że płaszczyzna czworokąta i płaszczyzny ośmiokątne przylegają daleko bardziej, niż sądzono (99,9% C.L.). Trzy z nich są prostopadłe na 99,1% C.L. do ekliptyki a ich wektory normalne przylegają na 99,6% C.L. do kosmologicznego dipolu oraz do równonocy [? equinxes]. Pozostała płaszczyzna ośmiokątna jest prostopadła do płaszczyzny supergalaktycznej na 99,6% C.L.

    Podsumowując, oznacza to, że CMB jest zjawiskiem głównie lokalnym. A dzieje się tak, ponieważ:

    1. Jest skorelowane z płaszczyzną ekliptyki, a zatem z Układem Słonecznym.
    2. Jest skorelowane z płaszczyzną galaktyki, a więc z naszą galaktyką.
  10. I na koniec – gwóźdź do trumny:

    Naszą uwagę przykuwa publikacja pod tytułem Un reflet trop parfait w Ciel & Espace N° 427, z grudnia 2005. Łączy ona obserwacje oraz obliczenia wykonane przez Richarda Lieu i Jonathana Mittaza z Uniwersytetu w Princeton – Brak soczewek grawitacyjnych w CMB, na temat efektu soczewkowania grawitacyjnego, generowanego przez gromady galaktyk, które powinno wpływać na CMB.

    Wyniki są jasne. Doskonale znane soczewki grawitacyjne (Abell 2218 i inne) powinny wpływać na CMB w stopniu przynajmniej 10%. W rzeczywistości, wpływ wynosi mniej niż 3% (być może zero).

    Abell 2218 (Źródło: HST)

    Z lewej: spodziewane (> 10%). Z prawej: otrzymane (< 3%).

    Masa gromady Abell 2218 jest dobrze znana. Można więc łatwo wyliczyć wpływ soczewki grawitacyjnej na CMB. Niezgodność z obserwacjami jest jaskrawa. Możemy to wyjaśnić dwojako:

    1. Obliczona masa gromady musi być niepoprawna (nadmierna ilość ciemnej materii?).
    2. Model kosmologiczny musi być zrewidowany (Ogólna teoria względności? Wielki Wybuch? Ciemna materia? CMB? Etc.).

    W rzeczywistości, jedynym rozsądnym i najprostszym wyjaśnieniem jest przyznanie, że CMB promieniuje z przedpola Abell 2218! A wówczas CMB nie jest w ogóle natury kosmologicznej.

  11. Jeżeli jeszcze masz jakieś wątpliwości:

    3 sierpnia 2007 Lawrence Rudnick Shea Brown oraz Liliya R. Williams opublikowali odkrycie obszarów Wszechświata, w których nie ma nic, ani galaktyk, ani nawet CMB.

    Źródło: >Lawrence Rudnick Shea Brown oraz Liliya R. Williams

    Obraz po lewej pochodzi z mapy CMB. Prawy pokazuje ten sam region, przebadany przez NVSS.

    Wyjaśnienie zjawiska, zaproponowane przez zespół i przypomniane w Astronomicznym Zdjęciu Dnia (NASA), mówi, iż wyniki byłyby zgodne z okolicznością, że regiony te nie są tak na prawdę zimne lub rzadkie, lecz światło z ich pochodzące zostało w jakiś sposób silnie przesunięte ku czerwieni w porównaniu do normalnego, na skutek soczewki grawitacyjnej (efekt Sachsa-Wolfe'a).

    Aby zaakceptować takie wyjaśnienie, rozmieszczenie źródeł radiowych nie może odpowiadać brakom materii (NVSS), jak również należałoby obserwować widoczny efekt soczewki grawitacyjnej, którego wyraźnie nie widać.

    Należy niemniej przyznać istnienie anomalnych przesunięć ku czerwieni, jak te wskazane przez W. M. Napiera. Z punktu widzenia zwolenników teorii Wielkiego Wybuchu jest to nieakceptowalne, gdyż wówczas musieliby przyznać istnienie efektu Ramana w rozrzedzonym gazie (efekt Creil), który czyni realną teorię Jacques Moret-Bailly'ego.

    Dlaczego to zjawisko anomalnego redsziftu ma miejsce tutaj a nie gdzie indziej oraz dlaczego byłoby dobre uogólnić to na wszystkie fluktuacje CMB?

    Jedyne wyjaśnienie to wyraźna wewnętrzna zależność CMB od obecności galaktyk, co jest doskonale zgodne z efektem Creil.

    Konkluzja: widzimy, że CMB nie ma żadnego związku ze zjawiskiem kosmologicznym, lecz jest lokalny.

    Ale jak zatem wytłumaczyć ujawnioną przez COBE anizotropię, pokazującą ruch z prędkością 600 km/s Układu Słonecznego względem [źródła] CMB?

    Dipol CMBR: pędząc przez Wszechświat

    Ruch galaktyk przez Wszechświat jest przypadkowy. Zatem globalne CMB wydaje się być nieruchome względem nas. W konsekwencji, jeśli nasza galaktyka posiada własny ruch, wówczas na skutek efektu Dopplera pojawia się anizotropia.

    Dodajmy, że CMB naszej galaktyki nie jest dość silne, aby zamaskować globalne CMB.

Więcej informacji:

Astronomowie znaleźli wielką dziurę we Wszechświecie.

Dipol CMBR: Pędząc przez Wszechświat.

Standardowa teoria mówi:

  1. Temperatura CMB równa 2,7K jest promieniowaniem ciała doskonale czarnego.
  2. Jest to resztkowe światło wyemitowane po Wielkim Wybuchu, Kiedy materia stała się przezroczysta. Miała ona œówczas koło 3000K.
  3. To, co widzimy obecnie, to fotografia, przedstawiająca Wszechświat z tego momentu, wykonana po 13 miliardach lat.
  4. Obserwowane fluktuacje odwzorowują zagęszczenia są spowodowane gęstniejącą materią, tworzącą gwiazdy i galaktyki.
  5. Stała kosmologiczna, wyliczona z danych WMAP, pasuje do teorii.

Czego standardowa teoria nie mówi, lub mówi bardzo dyskretnie:

  • Amplituda (10-5) fluktuacji jest o dwa rzędy wielkości za mała, aby mogły one pochodzić od gęstniejącej materii. Niektórzy hipotetyzują o ciemnej materii, której wciąż nie znaleziono.
  • Wyliczona stała kosmologiczna wychodzi poprawnie tylko po dostosowaniu parametrów względem siebie. A na końcu i tak zostaje jeden, który nie pasuje.

Czy możemy rozważyć parę innych hipotez, pozostając w obszarze standardowej teorii? To niebezpieczna wyprawa, na którą się głupio wybierzemy. ☻

Pytania i hipotezy

  • Jaka była gęstość materii, gdy Wszechświat stał się przezroczysty? To bardzo proste, była ona rzędu 4 g/m3 (warunek przejrzystości). Zauważmy, że wartość ta zależy od fizyków! (100 gm/m3, 10-12 g/m3, etc.)
  • Dla uproszczenia załóżmy sferyczny Wszechświat, czyli rozszerzający się bąbel gorącego gazu. W rzeczywistości jego gęstość nie mogłaby być jednorodna. Musiałby istnieć gradient gęstości. Wówczas, przypuszczalnie przezroczystość przemieszczałaby się od powierzchni ku środkowi, a to zajęłoby czas. Oznaczałoby to, że wszystkie wartości przezroczystości był←by prawdziwe w pewnym miejscu i w pewnym czasie!
  • Jaka była średnica Wszechświata w tym momencie? Nie ma oczywistej odpowiedzi. Nie znamy masy Wszechświata. Musimy więc rozważyć dwie hipotezy:

    1. Wszechświat wciąż jest na tyle mały, że wszystkie jego elementy są powiązane ze sobą (homogeniczność i izotropowość),
    2. albo warunek jest niespełniony.
  • W pierwszym przypadku powinniśmy przyjąć możliwość, że Wszechświat zachowuje się jak komora rezonacyjna. Powinniśmy widzieć okresowe i stacjonarne fluktuacje gęstości, jak na membranie.

    Wibracje kosmicznego bębna. Animacja B. Lempela na podstawie obrazów J. P. Lumieta.

  • W drugim przypadku nie mam owy o okresowych i stacjonarnych falach. Mielibyśmy co najwyżej chaotyczne fluktuacje.
  • Co mamy? Czy WMAP zaobserwował okresowe fluktuacje? Nie!
  • A fluktuacje chaotyczne? Tak!
  • A zatem, elementy Wszechświata są istotnie rozłączone, a prędkość propagacji fal gęstości jest zbyt mała, aby dopuścić od powstania dobrze widocznych globalnych fal stojących.
  • Czym są w sensie fizycznym chaotyczne fale? Są falami gęstości zjonizowanego gazu (fale akustyczne).
  • A zatem: należy przyporządkować tym falom fale indeksu refrakcji.
  • Cud! Mamy taki model fizyczny na niebie: mgławicę Krab. Ponieważ model taki odpowiada małemu bąblowi, odnajdujemy w nim również fale stojące, oraz fale indeksu refrakcji, rozchodzące się po mgławicy.
  • Ów gradient indeksu refrakcji indukuje zatem poważne efekty refrakcyjne. Efekty te będą pamiętane przez CMB.
  • Takie efekty refrakcyjne powodowałyby efekt soczewki o ogromnym powiększeniu. Wariacje CMB byłyby optycznie wzmocnione. Tym samym konieczne jest zredukowanie powiększenia, aby wziąć pod uwagę czynnik wybrzuszenia, na razie nieustalony (108 jak w mgławicy Kraba?).
  • Jeżeli występuje efekt refrakcji, to CMB powinno wykazywać polaryzację odpowiednią do obserwowanych fluktuacji. To właśnie pokazują obserwacje (Uniwersytet w Chicago).

Powyższe niefrasobliwe doświadczenie dobiegło końca 16 marca 2006 roku, wraz z upublicznieniem mapy polaryzacji wielkoskalowego CMB. Przywróciło nas to do fizycznej realności. ☻

Źródło: NASA/WMAP

W wielkiej skali, polaryzacja CMB zdaje się wyśrodkowywać na naszej galaktyce. Wyraźnie okazuje linie pola magnetycznego Drogi Mlecznej.

Cokolwiek mówią inni ludzie, polaryzacja ta nie wymaga do wyjaśnienia ciemnej materii. CMB jest zjawiskiem związanym z naszą galaktyką, a ogólnie ze wszystkimi galaktykami. Jest to zjawisko całkowicie lokalne.

  1. Bibliografia WMAP Science Team Publications.
  2. Polaryzacja pierwszego planu.
  3. Analiza polaryzacji.

Wnioski:

  1. Nie ma związku przyczynowego pomiędzy fluktuacjami CMB a formowaniem się galaktyk, czy to w modelu standardowym czy jakimkolwiek innym.
  2. Przywoływanie hipotetycznej ciemnej materii zaprzecza samemu sobie.
  3. Potrzebny jest nowy model formowania się galaktyk.
  4. W CMB nie ma nic z pierwotnego światła.

CMB widziane przez Planck

Półsferyczna asymetria i zimna plama w CMB.

17 i 18 października 2013 roku ESA opublikowała w Internecie następujące dokumenty:

  1. Półkulowa asymetria i zimna plama w CMB.
  2. Portret kosmosu jako młodego Wszechświata. Radzimy przeczytać finalny komentarz. Ciekawi nas, jakie jeszcze epicykle będą potrzebne do uratowania standardowego modelu kosmologicznego.

Dokumenty do konsultacji

  1. A finite dodecahedral Universe. (Jean-Pierre Luminet)
  2. Vibrations of the Cosmic Drumhead. (Jean-Pierre Luminet).
  3. Giant galaxies of 1000 billion sun masses a billion years after Big Bang (z > 4) !
  4. Sphere_a_gradient_indice.pdf (French)
  5. Trylogia Kraba (patrz wyżej)
  6. Observational Cosmology: caveats and open questions in the standard model (Martín López-Corredoira - 06/01/2006)
  7. Is the low-ℓ microwave background cosmic??
  8. On the absence of gravitational lensing of the CMB
  9. New Nine Year Results on the Oldest Light in the Universe
  10. Beam profile sensitivity of the WMAP CMB power spectrum (U. Sawangwit & T. Shanks - Durham University, UK)
  11. A Cold Cosmic Mystery Solved. (Institute for Astronomy. University of Hawaii. Szapudi et al)

Wnioski: Wielki Wybuch jest zepsuty. ☻


Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: The Co(s)mic Microwave Background:

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

poniedziałek, 11 lipca 2016

Przyleganie kwazarów i galaktyk

Fakty historyczne:

W 1980 roku ukazała się książka Haltona Arpa pt Kwazary, przesunięcia ku czerwieni oraz kontrowersje, podsumowująca obserwacje autora, gdy pracował dla Caltech. Wspomniał w niej między innymi o przyleganiu kwazarów do galaktyk.

Wznowił i uzupełnił swoje poglądy w wydanej w 1998 roku książce Seeing Red. Potem, w 2003, opublikował Katalog Niezgodnych Przesunięć ku Czerwieni.

Konieczne jest dodanie, że obserwacje i publikacje Arpa wywołały dwie do dziś nie zamknięte debaty. Pierwsza dotyczy natury obserwowanych obiektów, a druga bojkotu Arpa przez środowisko astronomów.

Przeanalizujemy tu jedynie obserwacje i niektóre argumenty. Nie posuniemy się dalej.

Kilka przykładów przylegających kwazarów

Arp 220 jest niezwykle aktywną galaktyką, widoczną tutaj w promieniach rentgena. Wykazuje dwie osobliwości:

  1. Jest powiązana z inną galaktyką (oddziałuje).
  2. W jej centrum znajduje się niemal symetryczna para kwazarów.

Arp 220-1: Z = 0,018

Arp 220-2: Z = 0,09

Arp QSO-1: Z = 1,25

Arp QSO-2: Z = 1,25

Ta geometryczna symetria jest wystarczająco zaskakująca, ale symetria redsziftu jeszcze bardziej. Chociaż prawdopodobieństwo takiego ustawienia nie jest zerowe, to jednak jest bardzo małe.

Arp 220 był tematem szeregu prac:

  1. Arp 220: Chandra Observes Titanic Merger
  2. A Collision In The Heart Of A Galaxy

IC 1767. Źródło: Katalog niezgodnych redsziftów Haltona Arpa.

IC 1767 jest kolejnym przykładem symetrycznego przylegania dwóch radiokwazarów z galaktyką. Możemy również zauważyć niemal dokładną symetrię przesunięcia ku czerwieni.

NGC 4325. Źródło: Katalog niezgodnych redsziftów, Halton Arp.

Centralna galaktyka (obiekt 119) jest galaktyką Seyferta. Przylegają do niej dwa źródła promieni rentgena, obiekt 119 i pozbawiona czarnej dziury galaktyka (obiekt 268).

NGC 4325: Z = 0,07

Obiekt 268: Z = 0,136

Obiekt 119: Z = 0,334

Chociaż symetria redsziftu nie jest tu doskonała, to jednak jest całkiem dobra.

Galaktyka NGC 4325 oczami innych astronomów:

  1. Ewolucja kwazarów w galaktyki i jej implikacje dla narodzin i ewolucji materii.

Kwazary wokół galaktyki M 101. Źródło: Katalog niezgodnych redsziftów Haltona Arpa

W gromadzie Abell, główna galaktyka M 101 jest centrum symetrii szeregu przylegających kwazarów, posiadających również znamienną symetrię redsziftu, a większość z nich podlega numerycznemu prawu ustalonemu przez Karlssona.

z = 0,06 - 0,30 - 0,60 - 0,96 - 1,41 - 1,96 - 2,64 - 3,48 - etc.

Przeanalizujemy dokładniej te zależności w Kwantyzacji kwazarów.

Kontrowersje:

  1. To są artefakty!

    Nie! Zbyt wiele potwierdzających się obserwacji, uczynionych przez wielu astronomów (Arp, Burbidge, Karlsson, etc).

  2. No dobrze, więc jest to efekt selekcji!

    Oczywiście, że jest to efekt selekcji. Jednak w tym wypadku jest on doskonale usprawiedliwiony, ponieważ Arp, oraz inni, obserwowali przyleganie w układach o bardzo szczególnych charakterystykach.

  3. Przyznajmy więc, że to soczewkowanie grawitacyjne!

    Doskonały pomysł, przyjrzyjmy się mu bliżej.

Kilka widocznych anomalii w soczewkowaniu grawitacyjnym.

  1. Soczewka grawitacyjna G2237 0305 (Krzyż Einsteina).

    Deflektor: Z = 1,695

    Soczewka: Z = 0,0394

    Przyznamy, pomimo wyrażanych wszędzie wątpliwości, że istotnie jest to soczewka grawitacyjna. Deflektor (kwazar) znajduje się w środku, a jego odbicie ma formę czterolistnej koniczynki w centrum w kwazarze.

    Możemy zaobserwować, że wyraźna średnica tej soczewki jest trzy lub cztery rzędy wielkości większa niż średnica deflektora.

  2. Soczewka grawitacyjna Abell 2218 jest gromadą galaktyk, która swoją masą odbija oraz wzmacnia światło odległej galaktyki. Nie mamy powodów, aby wątpić w naturę tego zjawiska.

    Również tutaj widzimy, że średnica soczewki jest trzy do czterech rzędów wielkości większa od deflektora (gromady).

    Gdy obserwujemy soczewkowanie, zawsze widzimy ten sam stosunek średnicy.

Wnioski:

Przylegające obiekty nie mają żadnej z charakterystyk mogących wiązać je z soczewką grawitacyjną.

  1. Stosunek średnic jest zbyt duży.
  2. Obserwowane konfiguracje kwazarów nigdy nie mają kształtu luku lub okręgu. Pomyłka nie jest możliwa.
  3. Zauważmy, że Halton Arp zawsze odrzucał wątpliwe konfiguracje.
  4. Chociaż pewne konfiguracje mogą czasami odpowiadać soczewkom grawitacyjnym, wiele wyraźnie takich nie jest.

Hipotezy Arpa

  1. Przylegające kwazary są obiektami wystrzelonymi przez galaktyki rodzicielskie.
  2. Ich przesunięcie ku czerwieni jest powiązane z ich wiekiem.
  3. Redszift z czasem maleje, odpowiednio do odległości od rodzica.

Odnotujmy, że Halton Arp nie podał zadowalającego wytłumaczenia owych przesunięć ku czerwieni. Być może należy przywołać tu efekty kwantowe (Jacques Moret-Bailly).

Bibliografia


Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: Alignments of Galaxies and Quasars

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński

wtorek, 5 lipca 2016

Galaktyki i kwazary połączone mostami materii

Historyczne fakty:

W 1966 roku, Halton Arp opublikował Atlas Osobliwych Galaktyk.

Atlas zawiera 338 galaktyk, z których każda jest dziwniejsza od poprzedniej. Po lewej jest kilka zn ich. Oczywiście, w Atlasie nie ma wszystkich dziwnych galaktyk. A samo pojęcie normalności w stosunku do galaktyk jest mało precyzyjne. Powiedzmy, że dziwaczne galaktyki Arpa trudno zakwalifikować w Diagramie Klasyfikacji Galaktyk Edwina Powella Hubble'a.

Pierwszym przypadkiem jest aktywna galaktyka NGC 4319, wydająca się być bardzo blisko kwazara Mrk 205 (nie uwzględnionego w katalogu).

W 1970 roku wybuchła sławna kontrowersja co do realności połączenia pomiędzy galaktyką NGC 4319 a kwazarem Mrk 205, spowodowana zdjęciem angielskiego astronoma amatora, dobrze znanego pod imieniem D. Strange, używającego teleskopu 50 cm wyposażonego w kamerę CCD.

fotografia ukazała połączenie w postaci włókna, które zdawało się łączyć galaktykę z kwazarem. Jednakże przesunięcie ku czerwieni tych obiektów było niekompatybilne.

NGC 4319
Z = 0,006
Mrk 205
Z = 0,07

Bardziej niedawne zdjęcie, w wyższej rozdzielczości, wykonane przez HST, nie pokazuje tego mostu. Jednakże obróbka cyfrowa tej fotografii, wykonana przez różne osoby, potwierdza wynik otrzymane przez D. Strange.

Nie możemy więc przypisać tego zjawiska artefaktowi instrumentów, a ponieważ przetwarzanie cyfrowe jest inne dla różnych osób, nie możemy go również zwalić na samą obróbkę.

Więcej informacji znajduje się na stronie zadedykowanej NGC 4319.

Oto niektóre argumenty przeciwko istnieniu połączenia:

  1. Gdyby Mrk 205 był blisko NGC 4319, wówczas energia emitowana przez kwazar wzbudzałaby halo gazu w NGC 4319, i powinniśmy odnaleźć odpowiednie linie w analizie widmowej Mrk 205.

    Argument ten jest błędny z prostego powodu: Mrk 205 jest akretorem, więc włókno składa się z gazu wychodzącego z NGC 4319 i opadającego na Mrk 205, przez co gaz otacza kwazar i izoluje go niemal zupełnie od halo. Jedynym znaczącym zjawiskiem do zaobserwowania byłby efekt masera w gromadzącym się gazie w obecności emitowanego promieniowania (efekt kwantowy). I jest to dokładnie to, co się obserwuje, i co może wyjaśnić nie tylko niespójność przesunięcia ku czerwieni, ale również specyfikę analizy widmowej kwazara (efekt Creila proponowany przez Jacques Moret-Bailly).

  2. Absorpcja UV światła Mrk 205 przez halo galaktyki NGC 4319 dowodziłaby, że kwazar nie znajduje się wewnątrz halo NGC 4319.

    Nie ma dowodów aby stwierdzić, czy Mrk 205 znajduje się wewnątrz czy poza halo NGC 4319. W obu przypadkach, dla ziemskiego obserwatora, światło Mrk 205 będzie zniekształcone po przejściu przez całe halo lub jego część.

    Osłabienie światła Mrk 205. Źródło: J.N. Bahcall & al

    Dopóki nie wiemy, w jaki sposób światło jest zniekształcane, nie jesteśmy w stanie niczego wywnioskować. Jedyną metodą, aby to rozwiązać, byłoby powtórzenie, na konkretnych długościach fali, tego samego rodzaju pomiaru, który wykonał J.N. Bahcall & al, ale dla wszystkich trzech obiektów: galaktyki NGC 4319, mostu materii i kwazara Mrk 205. Z analizy wyników można by ostatecznie wyłonić rozwiązanie:

    1. Podobne zaburzenia wykazałyby, że Arp miał rację.
    2. Z drugiej strony, znaczący przeskok absorpcji pomiędzy obiektami definitywnie zaprzeczyłby tym twierdzeniom.

NGC 7603. Źródło nieznane

Kolejnym przykładem jest NGC 7603. Ta para oddziałujących galaktyk znajduje się w katalogu galaktyk osobliwych Haltona Arpa pod nazwą Arp 92.

Obie galaktyki nie mają ze sobą związku poza mostem materii, który zdaje się je łączyć.

Pierwsza z nich jest galaktyką spiralną o Z = 0,029.

Druga jest kwazarem o Z = 0,057.

Biorąc pod uwagę ich przesunięcia ku czerwieni, będące całkiem różne, ich oczywiste sąsiedztwo byłoby tylko zbiegiem okoliczności w ułożeniu wzdłuż osi patrzenia obserwatora.

NGC_7603 - Źródło: M. Lopez-Corredoira & Carlos M. Gutiérrez (astro_ph/0203466v227Mar2002)

Jednak całkiem niedawne obserwacje ujawniły obecność, wewnątrz mostu materii, dwóch kwazarów o absurdalnym przesunięciu ku czerwieni.

Obiekt 2: Z = 0,243

Obiekt 3: Z = 0,391

Most materii: Z = 0,03 (niezależenie od miejsc pomiaru)

Trudno jest twierdzić, że to ułożenie wszystkich tych obiektów jest przypadkowe. Prawdopodobieństwo takiego ułożenia jest rzędu 10-9.

Brak jest satysfakcjonującego wyjaśnienia tego zjawiska.

Po więcej informacji można się udać na dedykowaną stronę NGC 7603.

Kwintet Stefana. Źródło - NOAO.

Trzecim przykładem jest Kwintet Stefana (Arp 319). Jest to gromada pięciu galaktyk. Tabela poniżej przedstawia ich przesunięcia ku czerwieni.

GalaktykaPrzesunięcie (km/s)
NGC 73176646
NGC 7318A6663
NGC 7318B5749
NGC 73196710
NGC 7320791

Zauważamy na podstawie przesunięcia, że galaktyka NGC 7320 nie jest częścią gromady. Inne spostrzeżenia zdają się to potwierdzać:

  1. Jej kolor znacznie się różni od pozostałych galaktyk w gromadzie.
  2. W przeciwieństwie do pozostałych galaktyk, widać w niej aspekty granularności, zdające się wynikać z obecności mniej lub bardziej widocznych obiektów, resztek po supernowych, chmur plazmy, co wskazywałoby na jej bliskość.

Kwintet Stefana. Z lewej: HST. Pośrodku: Chandra (rentgen). Z prawej: Spitzer (podczerwień)

Jednak zaskakująca fotografia z HST, opublikowana przez NASA, rzuciła wątpliwość na założenie, że galaktyka ta nie należy do gromady.

  1. Istnieje most materii pomiędzy NGC 7318A+B a NGC 7319. Jest to normalne dla oddziałujących galaktyk o podobnym redszifcie.
  2. Jednakże istnieje również most materii pomiędzy NGC 7318A+B a NGC 7320. A to jest rażąco nienormalne.

Mosty te zdają się być materią przemieszczającą się pomiędzy galaktykami. Miejsca kolizji są jednocześnie żłobkami gwiazd.

W obu przypadkach mosty mają strukturę włókien. To potwierdza przepływ materii.

9 lipca 2000 roku Obserwatorium Chandra wykonało zdjęcie rentgenowskie Kwintetu Stefana. Strefy promieniowania rentgenowskiego odpowiadają mostom materii, widzianym w świetle widzialnym na zdjęciu z HST.

Pod koniec 2004 roku, Teleskop Kosmiczny Spitzer zaoferował nam zdjęcie Kwintetu Stefana w podczerwieni. Na nim również bardzo wyraźnie widać mosty materii, odpowiadające tym widocznym w świetle widzialnym i w promieniach rentgena. Bardzo trudno jest zatem dalej twierdzić, że galaktyka NGC 7320 nie należy do gromady Kwintetu Stefana.

Nienaturalne przesunięcie ku czerwieni oraz kolor NGC 7320 można wiązać z opadaniem plazmy na tą galaktykę, co w obecności emitowanego promieniowania prowadziłoby do efektów kwantowych (Efekt Masera).

Oto czwarty i ostatni przykład, który omówimy. 9 września 2004 roku opublikowano dokument napisany przez Pasquale Galianni, E. M. Burbidge, H. Arp, V. Junkkarinen, G. Burbidge oraz Stefano Zibetti, zatytułowany Odkrycie kwazara o wysokiej emisji przesuniętych ku czerwieni promieni rentgena bardzo blisko jądra NGC 7319. Artykuł dotyczył galaktyki NGC 7319, będącej w Kwitnecie Stefana.

NGC 7319. Źródło: Pasquale Galianni

Blisko centrum tej galaktyki i najwyraźniej przed nią, odkryto kwazar (wskazany strzałką na dole). Kwazar ten znajduje się na końcu dżetu materii, zdajacego się wychodzić z jądra galaktyki.

Redszift galaktyki: 0,022

Redszift kwazara: 2,114

Na zdjęciu poniżej mona również zauważyć, że kwazar wyraźnie oddziałuje z otaczającą go materią galaktyki.

Źródło: Jane C. Charlton (Penn State) et al., HST, ESA, NASA

Więcej informacji znajduje się na stronie New Culinary Recipe to Make a Quasar.

Wnioski

Wszystkie te obserwacje silnie wskazują, że niektóre aspekty przesunięcia ku czerwieni, uważane za kosmologiczne, nie mają źródła lub powiązania w rozszerzaniu się Wszechświata. Efekt Creila, zastosowany do kwazarów, może dać racjonalne i proste wytłumaczenie tego zjawiska.

Dokumenty:

"Catalogue of Discordant Redshift Associations" - Halton Arp (Redaktor : Apeiron).

Strona internetowa Haltona Arpa.

NGC 4319

  1. Hubble Heritage Supplemental NGC 4319 and Mrk 205 by Roger Knacke (Penn State Erie).
  2. NGC 4319 and MK 205 - Galaxies in Draco. An Example of the possible Quasar Red Shift Controversy.
  3. Galaxies and the Universe - Alternate Approaches and the Redshift Controversy (William C. Keel).

NGC 7603

  1. Anomalous redshift companion galaxies: NGC 7603 - N.A. Sharp.
  2. Strong spectral variability in NGC 7603 over 20 years - W. Kollatschny, K. Bischoff & M. Dietrich. (PDF file, 975 KB)
  3. Two emission line objects with z > 0.2 in the optical filament apparently connecting the Seyfert galaxy NGC 7603 to its companion - M. Lopez-Corredoira & Carlos M. Guttiérrez.
  4. The evolution of superbubbles and the detection of Lya in star-forming galaxies. - Guillermo Tenorio-Tagle, Sergey A. Silich, Daniel Kunth, Elena Terlevich and Roberto Terlevich
  5. Catalogue of "Peculiar Galaxies" - Halton Arp.
  6. The dedicated page of the Halton Arp site
  7. The Discovery of a High Redshift X-Ray Emitting QSO Very Close to the Nucleus of NGC 7319.

The double radio source 3C343.1: A galaxy-QSO pair with very different redshifts - H. Arp, E.M. & G. Burbidge.


Autor: Bernard Lempel

Przetłumaczono z: Galaxies and Quasars linked by a bridge of matter

Przetłumaczył: Łukasz Buczyński