Процессы, создающие излучение 3 страница
Из этой теории мы находим, что эмиттеры рентгеновских лучей, которые мы сейчас рассматриваем, являются компонентами бинарных или множественных систем, в которых они связаны со звездами, возникающими из низкоскоростных продуктов сверхновых и проходящими через стадии гигантов или сверхгигантов, пока они движутся к гравитационному равновесию на главной последовательности. До сих пор определенно известно, что только около 20% эмиттеров рентгеновского излучения, идентифицированных как звезды, имеют компаньонов; и теоретический вывод, что все они являются компонентами бинарных или множественных систем, подтвержден лишь до некоторой степени. Но отсутствует свидетельство, указывающее на то, что оставшиеся эмиттеры не имеют компаньонов. Один из известных исследователей в этой сфере Р. Джиакони сообщает, что свидетельство из наблюдения гарантирует “работающую гипотезу, что все галактические источники рентгеновского излучения являются либо членами бинарной системы, либо остатками сверхновых”.[192]
Теоретическое определение одного класса эмиттеров рентгеновского излучения как белых карликов согласуется и с открытиями наблюдения, что рентгеновские лучи “должны возникать из относительно малых компактных объектов”.[193] Такое описание применимо как к звездам, ныне распознанным как белые карлики, так и к звездам, не включенным в класс белых карликов, но теоретически идентифицированным как стадия 4 белых карликов – новые и другие разрушительные переменные.
|
|
|
Еще одна наблюдаемая характеристика отдельных эмиттеров рентгеновских лучей – распределение. Ввиду того, что наблюдаемые белые карлики распределяются равномерно среди звезд на диске Галактики, как того требует теория, ожидается, что и отдельные эмиттеры будут распределяться точно таким же образом. Наблюдения пребывают в полном согласовании с ожиданием. Корреляция между распределением планетарных туманностей (ранняя стадия 3 белых карликов), которые легче поддаются наблюдению, чем обычные белых карлики, и дискретными источниками рентгеновских лучей особенно тесная.[194]
Согласно сообщению 1977 года, семь из приблизительно 130 наблюдаемых шаровых скоплений являются возможными расположениями известных источников рентгеновского излучения.[195] Это совпадает с выводами, сделанными на основе теории. То есть, единственными продуктами взрывов сверхновых, существующими в таких молодых объектах, как шаровые скопления, являются те, которые создаются из относительно небольшого числа старых звезд, включенных в молодые совокупности.
Наблюдения подтверждают теоретические находки, что испускание рентгеновских лучей из белых карликов происходит в основном на стадии 4 эволюции таких объектов – стадии разрушительных переменных. Недавно на симпозиуме был представлен ряд статей в связи с испусканием рентгеновских лучей из этих переменных. Как заметил один из участников, сообщения о подобных наблюдениях сейчас “появляются в изобилии”. У разрушительных переменных было обнаружено испускание и мягких и жестких рентгеновских лучей. Согласно другим исследователям, “трудно понять создание жестких рентгеновских лучей, обнаруженное у некоторых таких источников”.[196] Появление рентгеновских лучей у одних объектов данного класса, а не у других тоже рассматривается как аномалия.
|
|
|
Обе кажущиеся аномалии легко объясняются теорией, обсужденной на этих страницах. Разрушительные переменные – это последняя стадия жизни звезд белых карликов. Одни из них естественно развиваются быстрее к завершению процесса перехода, чем другие. То есть, одни еще испускают жесткие рентгеновские лучи, другие имеют исчезающие источники жесткого излучения, коротко живущие изотопы, и испускают мягкие рентгеновские лучи. Более того, и характер, и величина излучения подвергаются изменению из-за скачкообразной природы взрывной активности. В период вспышки, выносящей часть материала из внутренней части, когда начинается излучение, испускание пребывает на максимуме и рентгеновские лучи “жесткие”, то есть, их частота относительно высокая. Между вспышками излучение уменьшается, и по количеству, и по частоте, из-за поглощения и нового излучения пока оно движется через внешнюю оболочку звезды.
|
|
|
Из объяснения природы испусканий из разрушительных переменных в главе 13 очевидно, что выбросы, сопровождающиеся относительно сильными испусканиями рентгеновских лучей, почти непрерывны у обеих групп объектов: более молодых и более старых, приближающихся к концу взрывной стадии. Отсюда следует, что на стадии 4 белых карликов имеются непрерывные и скачкообразные эмиттеры. К тому моменту, когда звезды достигают главной последовательности, перегруппировки изотопов подходят к концу, и на пути из внутренней части звезды оставшееся рентгеновское излучение уменьшается до более низких частот без дальнейшей взрывной активности.
Сейчас мы возвращаемся к другому классу отдельных галактических эмиттеров рентгеновского излучения – к пульсарам. Как мы видели в главе 17, особая характеристика пульсаров: они движутся на ультравысокой скорости в измерении взрыва. Обычно такие звезды наращивают результирующую скорость до тех пор, пока гравитационная сила постепенно слабеет с расстоянием, и, в конце концов, исчезают в космическом секторе. Но кроме гравитации имеются и другие влияния, которые стремятся уменьшить скорость пульсара. Конкретно, это сопротивление из-за присутствия другой материи на пути движения. В некоторых примерах, когда изначальная скорость взрыва всего лишь слегка выше уровня двух единиц, замедления по этим причинам может быть достаточно, чтобы помешать результирующей скорости достичь двух единиц. И даже если пульсар входит в диапазон скорости выше двух единиц, где больше нет никакого гравитационного действия на материальный объект, пульсар все еще подвергается другим влияниям материального сектора. Поэтому при надлежащих условиях результирующая скорость уходящего пульсара может достигать максимума где-то поблизости от уровня двух единиц, затем она все больше и больше уменьшается и, в конце концов, падает назад до уровней ниже единицы. Следовательно, небольшая часть пульсаров возвращается к материальному статусу, а не исчезает в космическом секторе, как делает большинство пульсаров.
|
|
|
Поскольку линейное движение наружу пульсара происходит в измерении пространства, переход на уровень двух единиц переносит его в регион движения во времени. Возвращающиеся пульсары, после пересечения границы двух единиц, снова начинают движение в пространстве. Таким образом, перегруппировки изотопов, следующие за изменением, сопровождаются излучением рентгеновских частот. На пути возвращения пульсары проходят через ту же зону пульсации, которую проходили в противоположном направлении в период стадии ухода. И делая это, они испускают пульсирующие рентгеновские лучи так же, как испускали пульсирующее радиоизлучение на пути наружу. К тому моменту, когда пульсар прошел через зону пульсации, у него есть время для завершения приспособлений, включающих короткоживущие изотопы, создающие жесткие рентгеновские лучи; и рентгеновские лучи из “большинства постоянных источников, которые не пульсируют”, относительно мягкие.[197] В конце концов, входящие пульсары возвращаются к статусу обычных белых карликов и следуют регулярному эволюционному паттерну белых карликов, включая возобновление испускания рентгеновских лучей на эволюционной стадии 4.
Пульсирующие эмиттеры рентгеновских лучей обладают некоторыми характеристиками, отличающимися от характеристик радио пульсаров, и эти различия породили множество спекуляций, большинство из которых не более, чем фантазия. Именно среди сложных эмиттеров рентгеновских лучей, пульсирующих и не пульсирующих, теоретики находят кандидатов в черные дыры. Объяснение испускающих рентгеновские лучи объектов, которое мы вывели из теории вселенной движения, не требует никаких воображаемых конструкций. Как можно видеть из сказанного в предыдущих параграфах, все, что необходимо для объяснения испускания рентгеновских лучей и их пульсации, – это перевернуть теорию, уже развитую для радио испускающих объектов. Расширение во времени в период движения пульсаров наружу понижает зону стабильности изотопов и вызывает перегруппировки изотопов. На обратном пути происходит сжатие, возвращающее зону стабильности назад к оригинальному уровню и создающее переворот изменений в изотопах. Перегруппировки на пути наружу происходят тогда, когда скорости компонентов пульсаров выше единицы. Следовательно, дробные остатки процесса приспособления – это единицы скорости, которые испускаются в форме излучения на радиочастотах. Приспособления на обратном пути имеют место, когда скорости компонентов ниже единицы. Здесь дробные единицы – это единицы энергии, и они испускаются в форме рентгеновского излучения. Таким образом, процесс рентгеновского излучения обратный процессу радиоизлучения.
Согласно сообщениям наблюдателей, входящие пульсары концентрируются в направлении галактического центра, чего и следовало ожидать в свете наших открытий, что именно там возникает большинство пульсаров. Как мы видели, поскольку пульсары, создающиеся в центральных регионах Галактики, в стадии радио пульсации быстро движутся наружу до лимитированного положения в пространстве, отсюда следует, что любой из таких объектов, который возвращается как эмиттер рентгеновского излучения, будет двигаться вниз от лимитированного положения к оригинальному положению, так как вновь в игру вступает гравитация. Нижеприведенное – это комментарий Шкловского об одном из самых видных входящих пульсаров:
“Лучевая скорость HZ Геркулеса, 60 км/сек, направлена к плоскости галактики. Причиной может быть то, что звезда уже достигла максимального расстояния от плоскости галактики и сейчас возвращается назад”.[198]
Рассматривая эффекты движений пульсаров, существенно осознавать, что наблюдаемые движения имеют место во втором скалярном измерении пространства. Как уже объяснялось, такое движение представляется в системе отсчета только при некоторых особых условиях и не влияет на пространственные связи в изначальном скалярном измерении. Таким образом, связь между низкоскоростными и ультра высокоскоростными продуктами сверхновых Типа II поддерживается точно таким же образом, что и связь между белым карликом (продуктом сверхновой Типа I) и его низкоскоростным компаньоном, которую мы исследовали в предыдущих главах. На ранних стадиях, низкоскоростной компаньон пульсара – это просто расширяющееся облако пыли и газа, и сомнительно, чтобы жизненный период уходящего пульсара был достаточно длинным, чтобы позволить облаку сжаться в наблюдаемый объект. (Сообщалось об одном подобном случае, но идентификация требует дальнейшего исследования.)
Конечно, входящие пульсары намного старше, и их низкоскоростные компаньоны развились до состояния наблюдаемости. Вот почему эмиттеры рентгеновских лучей распознаются как бинарные системы. Наиболее вероятно, что пульсары, не достигающие точки не возврата, – это пульсары, создающиеся взрывами очень больших звезд. Это продукты быстрого наращивания, и в момент взрыва большая часть их массы пребывает ниже предела деструктивной ионизации из-за количества времени, требующегося для уравнивания уровней ионизации. Это приводит к скорости взрыва где-то возле нижнего предела ультравысокого диапазона и повышает вероятность прекращения движения наружу. Когда один из таких пульсаров возвращается в диапазон скорости, в котором наблюдается как эмиттер рентгеновского излучения, его большой низкотемпературный компонент выглядит гигантом или сверхгигантом. Сообщение 1975 года констатирует, что 5 из 8 известных бинарных рентгеновских звезд являются массивными сверхгигантами (относительно редкими в Галактике).[199]
Белый карлик, продукт взрыва массивной звезды, тоже является большим объектом своего класса. Оценено, что в созвездии Лебедя Х-I, звезда, испускающая рентгеновские лучи, содержит от 6 до 10 солнечных масс, а оптически наблюдаемая звезда вдвое больше. Сейчас этот объект – наиболее благоприятный кандидат на статус черной дыры, на основании того, что принятые теории ограничивают и белых карликов, и гипотетических нейтронных звезд меньшими массами. Шкловский, оценка которого массы компонентов Лебедя Х-I цитировалась выше, следует этим цифрам с комментарием: “Отсюда следует, что источник Лебедь Х-I – черная дыра”.[200]
Здесь можно видеть, насколько уязвима структура умозаключений, на которых строится существование черных дыр. Некоторые наблюдаемые сущности, обладающие всеми свойствами класса объектов, называемых белыми карликами, исключаются из этой классификации на основе абсолютно неподтвержденного теоретического вывода, что белые карлики ограничиваются пределом массы около двух солнечных масс. Затем этим объектам, наблюдательно не отличимым от белых карликов, но пребывающим выше гипотетического предела массы, приписывается какой-то другой вид структуры. И, наконец, на абсолютно произвольной основе для таких объектов изобретена структура – черная дыра.
Когда концепция черной дыры была предложена впервые, она осознавалась в своем истинном свете. Как выражалось в одном комментарии, опубликованном в 1973 году, только “глубокое отчаяние” приводит к выдвижению таких гипотез.[201] С тех пор ситуация не изменилась. Сегодня гипотеза черной дыры имеет не большую обоснованность, чем десять лет назад, когда высказывалось вышеприведенное суждение. Но непостижимая природа гипотезы, препятствующая проверке ее надежности, и постоянное повторение в астрономической литературе, наряду с общим отходом от строгих научных стандартов, привели к всеобщему, хотя и нелегкому принятию “черной дыры”. Сейчас растет тенденция призывать эту чисто гипотетическую концепцию для решения всех видов трудных астрономических проблем.
Приходя к выводу, что компактные астрономические объекты в диапазоне звездного размера являются белыми карликами, отличающимися друг от друга лишь свойствами, связанными с их скоростями, настоящая работа не пребывает в конфликте с любыми фактами наблюдений. Она просто бросает вызов некоторым необузданным полетам воображения. В этой связи особенно следует заметить, следующее: допущение, что гравитация действует внутри атома, является краеугольным камнем всех ныне принятых теорий разных компактных астрономических объектов. Однако такое допущение не подтверждается никаким свидетельством. Наблюдение свидетельствует, что гравитация действует только между атомами. Допущение, что она играет такую же роль внутри атома, покоится полностью на теории атомной структуры, которая, как указывалось на предыдущих страницах этого и предшествующих томов, противоречит многим определенно установленным физическим фактам. Оно живо лишь благодаря поддержке целого ряда выдумок, чтобы избегать противоречий.
Имеются некоторые особые условия, при которых уходящий пульсар теоретически может испускать пульсирующие рентгеновские лучи. Как уже отмечалось, пульсары, возникающие в местах, где гравитационное замедление минимально, обладают относительно низкими пространственными скоростями и остаются возле расположения взрыва сверхновой на значительный период времени. Хотя вся совокупность продуктов взрыва с ультравысокими скоростями сохраняет свою индивидуальность во времени, и все ее компоненты движутся с одной и той же скоростью взрыва так, что их пульсации синхронизированы, некоторые части целого заперты в материале, движущемся наружу в пространстве. Они перемещаются так же, как локальные совокупности материи, движущиеся с промежуточной скоростью, обсужденные в главе 15. Поскольку эти пространственно разделенные части пульсара пребывают в тесном контакте с низкоскоростной материей, взаимодействие с этой материей уменьшает скорости некоторых составляющих частиц ниже уровня единицы, вызывая перегруппировки изотопов и испускание рентгеновских лучей. Подобные взаимодействия имеют место на поверхности главного тела пульсара, особенно там, как в Крабовидной туманности, где пульсар еще остается в гуще остатков в месте взрыва сверхновой.
Сильное испускание рентгеновских лучей из Крабовидной туманности не дублируется у пульсара Вела, второго из подобных объектов, расположенного в остатке сверхновой. Представляется, медленно движущиеся продукты взрыва, которые являются плотным 900-летним пульсаром Краба, широко рассеивались на протяжении 10.000 лет с момента возникновения пульсара Вела. Такой вывод согласуется с разницей в поляризации радиоизлучения, которое относительно низкое (около 25%[202]) по сравнению с поляризацией излучения из Крабовидной туманности и пульсара, но почти совпадает с поляризацией излучения из пульсара Вела.[203]
Как отмечалось в главе 16, сейчас считается, что энергия, излучаемая Крабовидной туманностью, создается центральной звездой, пульсаром, и передается туманности, где излучение считается создающимся посредством синхротронного процесса. Мы видели, что аргументы в пользу гипотезы синхротрона зависят в основном от сентенции “другого способа нет” и не могут устоять под напором критики. Гипотетический механизм передачи энергии тоже не имеет никакой прочной поддержки. Астрономы признают, что “механизмы передачи энергии пульсара в туманность и ускорения электронов еще не до конца поняты”.[204] Конечно, “не до конца поняты” – это ныне модный эвфемизм для “неизвестны”.
Мы уже нашли, что энергия, усиливающая излучение из остатков сверхновой, не является продуктом взрыва, а создается радиоактивными процессами в совокупностях материи, движущихся с промежуточной скоростью и запертых в уходящих низкоскоростных продуктах взрыва. Из положений, освещенных в предыдущих параграфах, видно, что рентгеновское излучение из остатков возникает подобным образом, то есть, из пространственно разделенных частей пульсара. Но рентгеновское излучение – это лишь второстепенный компонент общего излучения из уходящего пульсара; следовательно, оно относительно быстро прекращается. Поэтому пульсирующее рентгеновское излучение такой природы ограничено до очень молодых остатков сверхновой типа Крабовидной туманности. В настоящее время (1983 год) сама эта туманность – единственный известный пример. Излучение из молодого остатка Кассиопея А не пульсирует, потому что, как мы уже видели, этот остаток никогда не был достаточно велик, чтобы переноситься в зону пульсации.
Испускание рентгеновских лучей из уходящих пульсаров должно сопровождаться сильным радиоизлучением; и пульсирующие рентгеновские лучи без слабого радио сопровождения обычно рассматриваются как возникающие у входящих пульсаров. Однако самой отличительной характеристикой каждого класса пульсаров является направление изменения в периоде. Периоды уходящих пульсаров увеличиваются. Периоды входящих пульсаров уменьшаются. Большинство уменьшающихся периодов длиннее, чем у периодов уходящих пульсаров, и поскольку возвратное движение подвергается действию разнообразия условий окружения, они не соответствуют виду регулярного паттерна, который мы обнаруживаем в периодах уходящих пульсаров.
Ввиду того, что пульсар движется наружу в измерении взрыва как единица, безотносительно пространственных расположений его компонентов, и ритм пульсации определяется скоростью, у всех видов испускания ритмы одни и те же. И наоборот, характеристики пульсаций, создаваемых разными процессами, должны быть разными. Они могут выходить из фазы, относительная интенсивность пульсаций может меняться или рентгеновское излучение может прекращаться, а радио испускание иметь место, и наоборот. Сообщается, что ряд таких различий присутствует в излучении из пульсара Вела.
“Рентгеновские звезды” относительно редкие. Известно, что в Галактике их около 100, и 20 из них пульсируют.[205] Считается, что наблюдаемое количество почти исчерпывающее. Это соответствует выводу, что пульсары, которым не удается достичь уровня конверсии в единицу скорости, – это пульсары, появившиеся в результате взрывов очень больших звезд, тоже редких вне наблюдаемых центральных регионов галактики. На самом деле, ни один из рассмотренных классов отдельных источников рентгеновского излучения не наблюдается в больших количествах. Р. Джиакони указывает, что компактные рентгеновские источники “крайне редки или представляют собой короткие фазы испускания в эволюции звезд”.[206] Увеличение количества слабых эмиттеров мягких рентгеновских лучей, обнаруженных за последние годы, в некоторой степени меняет ситуацию наблюдения, но вывод остается правомочным. Теоретической идентификации мягких рентгеновских лучей с возрастом и свидетельства от остатков, возраст которых составляет от 25.000 до 50.000 лет, достаточно, чтобы уменьшить эмиссию до статуса мягкой. И это указывает на то, что вторая альтернатива Джиакони верна.
Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 156; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!