É Rádio Fontes e Gamma Ray Bursts Luminal Booms?

Este artigo foi publicado no International Journal of Modern Physics D (IJMP–D) em 2007. Logo tornou-se o As mais acessadas artigo da revista por Janeiro 2008.

Embora possa parecer como um artigo de física núcleo duro, é de fato uma aplicação da visão filosófica que permeia este blog e meu livro.

Esta versão de blog contém o resumo, introdução e conclusões. A versão integral do artigo está disponível como um arquivo PDF.

Jornal de referência: IJMP-D completa. 16, Não. 6 (2007) pp. 983–1000.

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Abstrato

O amolecimento do arrebol GRB tem semelhanças notáveis ​​para a evolução de freqüência em um estrondo sônico. Na extremidade dianteira da lança cone sónica, a freqüência é infinito, muito parecido com um estouro Gamma Ray (GRB). Dentro do cone, a frequência diminui rapidamente para faixas infrasônicas ea fonte sonora aparece em dois lugares ao mesmo tempo, imitando as fontes de rádio dois lóbulos. Embora um “luminal” crescimento viola a invariância de Lorentz e, portanto, é proibido, é tentador trabalhar os detalhes e compará-los com os dados existentes. Esta tentação é ainda reforçada pelo superluminality observada nos objetos celestes associados com fontes de rádio e algumas GRBs. Neste artigo, calcula-se a variação temporal e espacial das freqüências observadas de um boom luminal hipotética e mostram notável semelhança entre os nossos cálculos e observações atuais.

Introdução

Uma explosão sónica é criado quando um objecto emissor de som passa através do meio mais rápido do que a velocidade do som no meio que. À medida que o objecto atravessa o meio, o som que ele emite cria uma frente de onda cônica, como mostrado na Figura 1. A freqüência do som neste frente de onda é infinito por causa do efeito Doppler. A frequência atrás da frente de onda cónica cai dramaticamente e logo atinge a gama infrasonic. Esta evolução freqüência é notavelmente semelhante ao arrebol evolução de uma explosão de raios gama (GRB).

Sonic Boom
Figura 1:. A evolução de frequências de ondas sonoras, como um resultado do efeito de Doppler em movimento supersónico. O objeto supersónico S está se movendo ao longo da seta. As ondas sonoras são "invertidos", devido ao movimento, de modo que as ondas emitidas em dois pontos diferentes na mesclagem trajetória e chegar ao observador (em O) ao mesmo tempo. Quando a frente de onda atinge o observador, a freqüência é infinito. Depois disso, a frequência diminui rapidamente.

Gamma Ray Bursts são muito breve, mas flashes intensos de \gamma raios no céu, com duração de poucos milissegundos até vários minutos, e atualmente acredita-se que emanam de colapsos estelares cataclísmicos. Os flashes curtos (as emissões rápidas) são seguidos por um arrebol de energias progressivamente mais suaves. Assim, o inicial \gamma Os raios são prontamente substituído por raios-X, luz e até mesmo ondas de rádio freqüência. Este amolecimento do espectro tem sido conhecida há algum tempo, e foi descrita pela primeira vez usando um hypernova (bola de fogo) modelo. Neste modelo, uma bola de fogo relativisticamente expansão produz o \gamma emissão, eo espectro suaviza como a bola de fogo esfria. O modelo calcula a energia liberada na \gamma região 10^ {53}10^ {54} ergs em poucos segundos. Esta saída de energia é semelhante a cerca 1000 vezes o total de energia liberada pelo sol em toda a sua vida.

Mais recentemente, um decaimento inverso do pico de energia com diferentes constantes de tempo foi usado para se encaixar de forma empírica a evolução temporal observada da energia de pico utilizando um modelo de colapsar. De acordo com este modelo, OPGs são produzidos quando a energia de fluxos altamente relativistas em colapsos estelares são dissipadas, com os jatos de radiação resultante ângulo corretamente com relação à nossa linha de visão. O modelo colapsar estima uma produção de energia inferior porque a liberação de energia não é isotrópico, mas concentrado ao longo dos jatos. Contudo, a taxa de acontecimentos Collapsar tem que ser corrigida para a fracção do ângulo sólido dentro do qual os jactos de radiação pode aparecer como OPGs. OPGs são observados aproximadamente à taxa de uma vez por dia. Assim, a taxa esperada de eventos cataclísmicos que alimentam as GRBs é da ordem de 10^410^6 por dia. Devido a esta relação inversa entre a taxa ea produção de energia estimada, a energia total libertada por observada OOG permanece a mesma.

Se pensarmos em um GRB como um efeito semelhante ao estrondo sônico em movimento supersônico, a necessidade de energia cataclísmico assumido torna-se supérfluo. Outra característica da nossa percepção do objeto supersônico é que ouvimos a fonte de som em dois locais diferentes, como ao mesmo tempo, como ilustrado na figura 2. Este curioso efeito ocorre porque as ondas sonoras emitidas em dois pontos diferentes na trajetória do objeto supersônico chegar ao observador no mesmo instante no tempo. O resultado final deste efeito é a percepção de um par simetricamente recuo das fontes sonoras, que, no mundo luminal, é uma boa descrição de fontes de rádio simétricas (Dupla fonte Radio Associado com núcleo galáctico ou Dragn).

superluminality
Figura 2:. O objeto está voando de para A através e B a uma velocidade supersónica constante. Imagine que o objeto emite som durante a sua viagem. O som emitido no ponto (que está perto do ponto de maior aproximação B) atinge o observador no O antes que o som emitido mais cedo, . O instante em que o som em um ponto anterior atinge o observador, o som emitido num momento muito tarde A também atinge O. Assim, o som emitido pelo A e atinge o observador ao mesmo tempo, dando a impressão de que o objeto é nestes dois pontos ao mesmo tempo. Em outras palavras, o observador ouve dois objetos se afastando em vez de um objecto real.

Rádio Fontes são tipicamente simétrica e parecem associados a núcleos galácticos, manifestações actualmente consideradas de singularidades do espaço-tempo ou estrelas de nêutrons. Diferentes classes de tais objetos associados Núcleos Ativos de Galáxias (AGN) foram encontrados nos últimos 50 anos. Figura 3 mostra a galáxia de rádio Cygnus A, um exemplo de uma tal fonte de rádio e um dos objectos mais brilhantes rádio. Muitas de suas características são comuns à maioria das fontes de rádio extragaláctica: os lóbulos duplos simétricos, uma indicação de um núcleo, uma aparência de jatos alimentam os lobos e os hotspots. Pesquisadores observaram características cinemáticas mais detalhados, como o movimento próprio dos hotspots nos lobos.

Fontes de rádio simétricas (galáctico ou extragaláctica) e GRBs podem parecer fenômenos completamente distintos. Contudo, seus núcleos apresentam uma evolução similar no tempo de pico de energia, mas com muito diferentes constantes de tempo. Os espectros de OPGs de evoluir rapidamente \gamma região para uma pós-luminescência óptico ou mesmo RF, semelhante à evolução espectral dos hotspots de uma fonte de rádio como eles se movem a partir do núcleo para os lobos. Outras semelhanças começaram a atrair a atenção nos últimos anos.

Este artigo explora as semelhanças entre um hipotético “luminal” lança e esses dois fenômenos astrofísicos, embora tal crescimento luminal é proibido pela invariância de Lorentz. Tratar OOG como uma manifestação de um boom luminais hipotéticos resultados em um modelo que unifica esses dois fenômenos e faz previsões detalhadas de suas cinemática.

CygA
Figura 3:.O jato de rádio e lobos na galáxia rádio hyperluminous Cygnus A. Os hotspots nos dois lóbulos, região do núcleo e os jactos são claramente visíveis. (Reproduzido de uma imagem cortesia da NRAO / AUI.)

Conclusões

Neste artigo, nós olhamos para a evolução espaço-temporal de um objeto supersônico (tanto na sua posição ea freqüência do som que ouvimos). Nós mostramos que ela se assemelhe GRBs e DRAGNs se fôssemos para estender os cálculos à luz, apesar de um crescimento luminal exigiria movimento superluminal e, portanto, é proibido.

Esta dificuldade não obstante, apresentamos um modelo unificado para Gamma Ray Bursts e jet como fontes de rádio baseado em movimento superluminal em massa. Mostramos que um único objeto superluminal voando nosso campo de visão parece-nos como a separação simétrica de dois objetos a partir de um núcleo fixo. Usando este fato como o modelo para jatos simétricos e GRBs, explicamos suas características cinemáticas quantitativamente. Em particular, mostramos que o ângulo de separação dos hotspots foi parabólica em tempo, e os desvios para o vermelho de os dois focos eram praticamente idênticos uns aos outros. Mesmo o fato de que os espectros dos hotspots estão na região de freqüência de rádio é explicada assumindo movimento hyperluminal eo consequente desvio para o vermelho da radiação de corpo negro de uma estrela típica. A evolução no tempo da radiação de corpo negro de um objecto superluminar é completamente compatível com o amolecimento do observado nos espectros de OPGs e fontes de rádio. Além, nosso modelo explica porque é que há mudança significativa azul nas regiões centrais de fontes de rádio, por fontes de rádio parecem estar associados com as galáxias ópticos e por GRBs aparecem em pontos aleatórios sem nenhuma indicação antes de sua aparição iminente.

Apesar de não abordar as questões Energética (a origem de superluminality), nosso modelo apresenta uma opção intrigante baseado em como iríamos perceber movimento superluminal hipotético. Foi apresentado um conjunto de previsões e comparou-os com os dados existentes de DRAGNs e GRBs. Os recursos como o azul do núcleo, simetria dos lóbulos, o transiente \gamma e rajadas de Raios-X, a evolução dos espectros medido ao longo do jato tudo encontrar explicações naturais e simples neste modelo como efeitos perceptivos. Encorajado por este sucesso inicial, podemos aceitar o nosso modelo baseado no crescimento luminal como um modelo de trabalho para esses fenômenos astrofísicos.

Tem que se ressaltar que os efeitos perceptivos podem se disfarçar como violações aparentes da física tradicional. Um exemplo de um tal efeito é o movimento aparente superluminar, que foi explicado e antecipado dentro do contexto da teoria da relatividade especial, mesmo antes de o mesmo foi observado. Embora a observação de movimento superluminar foi o ponto de partida para trás o trabalho apresentado neste artigo, é de nenhuma maneira uma indicação da validade do nosso modelo. A semelhança entre um estrondo sônico e um boom luminal hipotético na evolução espaço-temporal e espectral é apresentado aqui como um curioso, embora provavelmente infundada, fundação para o nosso modelo.

Uma lata, no entanto, argumentam que a teoria da relatividade especial (SR) não lida com superluminality e, portanto,, movimento e luminais booms superluminais não são incompatíveis com SR. Como evidenciado pelas declarações de trabalho original de Einstein abertura, a principal motivação para SR é uma formulação covariante das equações de Maxwell, o que exige uma transformação de coordenadas determinado com base, em parte, o tempo de viagem de luz (LTT) efeitos, e, em parte, na hipótese de que a luz viaja à mesma velocidade com que diz respeito a todos os inerciais. Apesar desta dependência LTT, os efeitos LTT atualmente assumiu a aplicar em um espaço-tempo que obedece SR. SR é uma redefinição do espaço e do tempo (ou, mais geralmente, realidade) , de modo a acomodar as suas duas postulados básicos. Pode ser que haja uma estrutura de fundo para o espaço de tempo, dos quais SR é só nossa percepção, filtrou-se através dos efeitos LTT. Tratando-os como uma ilusão de ótica para ser aplicado em um espaço-tempo que obedece SR, podemos ser o dobro contá-las. Podemos evitar a dupla contabilização de desembaraçar a covariância das equações de Maxwell a partir da parte transformações de coordenadas de SR. Tratar os efeitos LTT separadamente (sem atribuir suas conseqüências para a natureza básica do espaço e do tempo), podemos acomodar superluminality e obter explicações elegantes dos fenômenos astrofísicos descritos neste artigo. Nossa explicação unificada para GRBs e fontes de rádio simétricas, portanto,, tem implicações tão profundas como a nossa compreensão básica da natureza do espaço e do tempo.


Foto por NASA Goddard Foto e Vídeo

Comentários

4 pensamentos sobre "Tem rádio Fontes e Gamma Ray Bursts Luminal Booms?”

  1. Thulasides,

    Eu gosto disso. Eu vejo uma série de boas razões para segurar essa idéia como potencialmente verdadeiro.

    Freqüentemente, mas nem sempre, a resposta simples acaba por ser correto, mesmo quando inicialmente rejeitado por confronto com a ortodoxia estabelecida. Também é aconselhável para evitar a simplicidade espúria quando falha teste de falseabilidade de Popper, tais como "teoria" os muitos mundos.

    O que eu gosto sobre isso é que ele está firmemente baseado no mundo da pré-estabelecido física. Este é, na minha opinião essencial, dado os muitos problemas fundamentais de pós 1900 física.

    Digamos, por um minuto que esta explicação pode estar correta. Estamos a falar então sobre uma onda de choque em uma substância fundo subjacente que foi amplamente rejeitada. Colocando isso de lado, que você é cuidadoso para não fazer, podemos perguntar o que seria algumas das propriedades de um universo consistentes com o seu modelo e, portanto, com um éter.

    Gostaríamos de encontrar, por exemplo, que a desaceleração dos relógios era Lorentzian mas não relativista, em princípio,. Este é de facto o que vemos nos relógios em aviões experimento, com o relógio no sentido leste 'correndo rápido’ em comparação com os outros dois, como se viaja mais lentamente em relação a algum fundo preferido. O experimento ainda sugere uma forma extremamente simples de determinar esse quadro preferido.

    Gostaríamos de achar que o movimento da Terra era perceptível a partir de observações de qualquer radiação de fundo geral, tais como o RCF. Mais uma vez, como observado.

    Seríamos capazes de ver a luz como uma onda, como fez Schrodinger, e de usar seu trabalho para explicar 'partícula como’ efeitos.

    Seria preciso reler Maxwell, que assumiu um meio fundo, e repensar as aparentes contradições em seu trabalho, em particular, a sua conclusão de que a luz é uma onda transversal. De fato, sua suposição de que eletromagnetismo envolvido vórtices se encaixaria com o meio de agora você invocar, e na forma de seus cálculos em luz sugerem que é (transverso) ondulações sobre esses vórtices que ele mal interpretados como luz. Um tal meio de Schrodinger, Maxwell, Hafele e Keating, Wm & JJ Thomson, e agora você mesmo invocar, seria esperado para sustentar longitudinal (pressão) ondas, removendo a necessidade para a hipótese de o fotão, e encaixando muito bem com a sua teoria de ondas de choque.

    Muito mais. Você tem certeza que quer ir por esse caminho? Teoria moderna tem fragmentado e sua base está mostrando sinais de desmoronamento, Talvez você devesse!

    1. Oi Roger,

      Obrigado por postar seu comentário. Você está certo, não há mais a esta linha de pensamento do que apenas GRBs e jatos AGN. A sequela para este papel (http://www.thulasidas.com/2008-11/light-travel-time-effects-and-cosmological-features.htm) discute algumas das implicações. Mas esta sequela era muito especulativo para ser publicado em qualquer jornal decente.

      Agora mesmo, Estou muito ocupado com meu trabalho do dia que se preocupar com essas coisas, mas eu espero voltar para a física (e pode ser mesmo a filosofia) em um par de anos.

      – Saúde,
      – Mãos

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