Lustro w Krabie

M1, soczewka, ale nie grawitacyjna

Na bazie NASA/HST/ASU/J.Hester & al

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.

Pulsar widziany przez NOAO.

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.
    A00 A01 A02 A03 A04 A05 A06 A07
    OFF OFF ON ON ON ON ON OFF
  • 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

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.