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Sind Radioquellen und Gamma Ray Bursts Luminal Booms?

Dieser Artikel wurde in International Journal of Modern Physics D veröffentlicht (IJMP–D) in 2007. Es wurde bald der Oben zugänglich Artikel der Zeitschrift durch Jan 2008.

Obwohl es wie ein harter Kern Physik Artikel erscheinen mag, es ist in der Tat eine Anwendung der philosophischen Einsicht durchdringt diesen Blog und mein Buch.

Dieser Blog-Version enthält die abstrakte, Einführung und Schlussfolgerungen. Die Vollversion des Artikels ist als PDF-Datei verfügbar.

Blatt Referenz: IJMP-D Voll. 16, Unterlassen Sie. 6 (2007) pp. 983–1000.

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Abstrakt

Die Erweichung des GRB Nachleuchten trägt bemerkenswerte Ähnlichkeiten in den Frequenz Evolution in einem Überschallknall. Am vorderen Ende des Überschallknall Kegel, die Frequenz unendlich, ähnlich wie ein Gamma Ray Burst (GRB). Innerhalb des Kegels, die Frequenz schnell ab, um Infraschallbereich und der Schallquelle wird an zwei Stellen zur gleichen Zeit, imitiert die doppelt gelappt Radioquellen. Obwohl eine “Lumen” Boom verstößt gegen die Lorentz-Invarianz und ist daher verboten, ist es verlockend, die Einzelheiten auszuarbeiten und vergleichen sie mit vorhandenen Daten. Diese Versuchung wird durch die beobachteten superluminality in den Himmelsobjekte mit Funkgeräten und einigen assoziierten verbesserten GRBs. In diesem Artikel, berechnen wir die zeitliche und räumliche Variation der beobachteten Häufigkeiten von einem hypothetischen Lumenboom und zeigen bemerkenswerte Ähnlichkeit zwischen unseren Berechnungen und aktuelle Beobachtungen.

Einführung

Einen Überschallknall erzeugt wird, wenn eine schallaussendenden Objekts durchläuft das Medium schneller als die Schallgeschwindigkeit in dem Medium,. Da das Objekt durchquert das Medium, der Sound schafft es gibt einen konischen Wellenfront, wie in Abbildung 1. Die Schallfrequenz in diesem Wellenfront unendlich ist, da der Doppler-Verschiebung. Die Häufigkeit hinter dem konischen Wellenfront sinkt dramatisch und erreicht bald die Infraschallbereich. Diese Frequenz Evolution ist bemerkenswert ähnlich Evolution eines Gamma-Ray Burst nachleuchten (GRB).

Sonic Boom
Abbildung 1:. Die Frequenzentwicklung von Schallwellen aufgrund des Doppler-Effekts in Schallbewegungs. Der Überschall-Objekt S entlang des Pfeils bewegen. Die Schallwellen werden "invertiert" aufgrund der Bewegung, so dass die Wellen an zwei verschiedenen Punkten auf der Bahn emittiert merge und erreichen den Betrachter (bei O) gleichzeitig. Wenn die Wellenfront trifft den Beobachter, die Frequenz unendlich. Danach, die Frequenz schnell ab.

Gamma Ray Bursts sind sehr kurz, aber intensive Blitze \gamma Strahlen in den Himmel, einer Dauer von einigen Millisekunden bis zu mehreren Minuten, und werden derzeit vermutlich aus katastrophalen stellaren Zusammenbrüche ausgehen. Die kurzen Blitze (Die Eingabeaufforderung Emissionen) werden durch ein Nachleuchten von zunehmend weicher Energien gefolgt. So, die Anfangs \gamma Strahlen werden umgehend durch Röntgenstrahlen ersetzt, Licht und sogar Radiofrequenzwellen. Diese Erweichung des Spektrums seit geraumer Zeit bekannt, und wurde zuerst mit einer Hypernova beschrieben (Feuerball) Modell. In diesem Modell, ein relativistisch expandierenden Feuerball erzeugt die \gamma Emission, und das Spektrum erweicht als der Feuerball kühlt. Das Modell berechnet die Energie in den frei \gamma Region 10^ {53}10^ {54} erg in wenigen Sekunden. Diese Energieabgabe ist ähnlich zu 1000 mal die Gesamtenergie von der Sonne über die gesamte Lebensdauer Freigabe.

In jüngerer, eine inverse Abklingen der Spitzenenergie mit unterschiedlichen Zeitkonstanten verwendet wurde empirisch beobachtet, passen die zeitliche Entwicklung der Spitzenenergie unter Verwendung eines Modells Kollapsar. Nach diesem Modell, GRBs entstehen, wenn die Energie des hoch relativistische Strömungen in stellaren Zusammenbrüche abgebaut werden, wobei die resultierenden Strahlungsstrahlen richtig abgewinkelt bezüglich unserer Sichtlinie. Die Kollapsar Modell schätzt eine geringere Energieausbeute, da die Energiefreisetzung ist nicht isotrop, sondern an den Düsen konzentriert. Jedoch, die Rate der Ereignisse Kollapsar hat für die Fraktion der Raumwinkel, in dem die Strahlung Strahlen können als GRB erscheinen korrigiert werden. GRB grob mit der Rate von einmal täglich beobachtet. So, die erwartete Rate der katastrophalen Ereignisse Versorgung der GRBs in der Größenordnung von 10^410^6 pro Tag. Aufgrund dieser umgekehrten Beziehung zwischen der Geschwindigkeit und der geschätzten Energieausgabe, die Gesamtenergie pro beobachteten GRB freigegeben bleibt gleich.

Wenn wir denken, eines GRB als ein Effekt ähnlich dem Überschallknall in Überschall Bewegung, die angenommene katastrophalen Energiebedarf wird überflüssig. Ein weiteres Merkmal der Wahrnehmung von Schall Ziel ist, dass wir hören, die Schallquelle an zwei unterschiedlichen Lage, da zur gleichen Zeit, wie in Abbildung 2. Diese merkwürdige Wirkung erfolgt, weil die an zwei verschiedenen Stellen in der Flugbahn des Überschall-Objekt ausgesandten Schallwellen erreichen den Betrachter im selben Moment in der Zeit. Das Ergebnis dieser Wirkung ist die Wahrnehmung eines symmetrisch Rückzugs Paar von Schallquellen, die, in der Lumen Welt, ist eine gute Beschreibung von symmetrischen Radioquellen (Doppelfunkquelle mit Galactic Nucleus oder Dragn Assoziierte).

superluminality
Abbildung 2:. Das Objekt wird aus fliegen zu A durch und B bei einer konstanten Schallgeschwindigkeit. Stellen Sie sich vor, dass das Objekt strahlt während seiner Reise. Die an der Stelle ausgesandten Schall (die in der Nähe der Stelle der größten Annäherung ist B) erreicht den Beobachter O bevor der Sound an emittierten früher . Der Zeitpunkt, wenn der Ton zu einem früheren Zeitpunkt erreicht den Beobachter, der Klang zu einem viel späteren Zeitpunkt emittiert A auch erreicht O. So, der Ton an emittierten A und erreicht den Betrachter gleichzeitig, den Eindruck zu erwecken, dass das Objekt an diesen beiden Punkten gleichzeitig. Mit anderen Worten, der Betrachter hört zwei Objekte weg von statt einer realen Objekt.

Radioquellen sind in der Regel symmetrisch und scheinen mit galaktischen Kernen verbunden, derzeit als Manifestationen der Raum-Zeit-Singularitäten oder Neutronensterne. Verschiedene Klassen solcher Objekte mit aktiven Galaxienkernen verbunden (AGN) wurden in den letzten fünfzig Jahren gefunden. Abbildung 3 zeigt die Radiogalaxie Cygnus A, ein Beispiel eines solchen Funkquelle und einer der hellsten Funk Objekte. Viele seiner Eigenschaften sind in den meisten extragalaktischen Radioquellen: die symmetrischen Doppellappen, ein Hinweis auf einen Kern, ein Auftritt von Jets Fütterung der Lappen und die Hotspots. Einige Forscher haben detailliertere kinematischen Eigenschaften berichtet, wie beispielsweise die Eigenbewegung der Hotspots in den Lappen.

Symmetrische Radioquellen (galaktischen oder extragalaktischen) und GRBs erscheinen mag, völlig unterschiedliche Phänomene sein. Jedoch, ihre Kerne zeigen eine ähnliche zeitliche Entwicklung in der Spitzenenergie, jedoch mit sehr unterschiedlichen Zeitkonstanten. Die Spektren der GRB rasch aus entwickeln \gamma Region auf ein optisches oder auch HF-Nachleuchten, ähnlich wie die spektrale Entwicklung der Hotspots einer Funkquelle, wie sie von dem Kern an den Lappen zu bewegen. Andere Ähnlichkeiten haben begonnen, die Aufmerksamkeit in den letzten Jahren zu gewinnen.

Dieser Artikel untersucht die Ähnlichkeiten zwischen einem hypothetischen “Lumen” Boom und diese zwei astrophysikalische Phänomene,, obwohl eine solche Lumen Boom wird durch die Lorentz-Invarianz verboten. Die Behandlung von GRB als Manifestation eines hypothetischen Lumen Boom führt zu einem Modell, das diese beiden Phänomene vereint und macht detaillierte Vorhersagen ihrer Kinematik.

CygA
Abbildung 3:.Das Radio-Jet und Keulen in der hyperluminous Radiogalaxie Cygnus A. Die Hotspots in den zwei Lappen, der Kernbereich und die Düsen sind deutlich sichtbar. (Aus einem Bild mit freundlicher Genehmigung von NRAO / AUI wiedergegeben.)

Schlussfolgerungen

In diesem Artikel, sahen wir uns an die räumlich-zeitliche Entwicklung eines Überschall-Objekt (sowohl in seiner Position und die Tonfrequenz wir hören). Wir haben gezeigt, dass es sehr ähnlich GRBs und DRAGNs, wenn wir die Berechnungen, um Licht zu erweitern waren, obwohl eine Lumen Boom würde superluminal Bewegung erfordern und ist deshalb verboten.

Diese Schwierigkeit trotz, präsentierten wir ein einheitliches Modell für Gamma Ray Bursts und Jet wie Radioquellen auf Bulk Überlicht Bewegung. Wir haben gezeigt, dass eine einzige Überlicht Objekt fliegt über unser Blickfeld würde uns als symmetrische Trennung zweier Objekte aus einem festen Kern erscheinen. Mit dieser Tat als Modell für symmetrische Jets und GRBs, wir erklärt, ihre kinematischen Eigenschaften quantitativ. Insbesondere, Wir zeigten, daß der Trennwinkel der Hotspots war parabolischen Zeit, und die Rotverschiebung der beiden Hotspots waren fast identisch zueinander. Sogar die Tatsache, daß die Spektren der Hotspots im Radiofrequenzbereich wird durch die Annahme hyperluminal Bewegung und die daraus Rotverschiebung der Schwarzkörperstrahlung eines typischen Stern erklärt. Die zeitliche Entwicklung der Schwarzkörperstrahlung eines superluminal Objekt vollständig konsistent mit dem Erweichen der Spektren in GRB und Radioquellen beobachtet. Außerdem, unser Modell erklärt, warum es signifikante Blauverschiebung in den Kernregionen von Radioquellen, warum Radioquellen scheinen mit optischen Galaxien in Verbindung gebracht werden und warum GRBs erscheinen zufällig Punkte ohne vorher Hinweis auf ihre bevorstehenden Auftritt.

Obwohl es die Energetik Fragen nicht angesprochen (der Ursprung superluminality), unser Modell präsentiert eine faszinierende Option auf, wie wir wahrnehmen, hypothetische überlicht Bewegung. Wir präsentierten eine Reihe von Vorhersagen und verglichen sie mit vorhandenen Daten aus DRAGNs und GRBs. Die Features wie die Bläue des Kern, Symmetrie der Lappen, die transiente \gamma und X-Ray-Bursts, die gemessene Entwicklung der Spektren entlang des Jets alle finden natürliche und einfache Erklärungen in diesem Modell als Wahrnehmungseffekte. Von diesem ersten Erfolg ermutigt, können wir unser Modell auf Basis von Lumen Boom als Arbeitsmodell für diese astrophysikalische Phänomene zu akzeptieren.

Es ist zu betonen, dass Wahrnehmungseffekte können als Verstöße ersichtlich traditionellen Physik Maskerade werden. Ein Beispiel für eine solche Wirkung ist die scheinbare Bewegung superluminal, die erläutert und erwarteten seien im Rahmen der Relativitätstheorie, noch bevor es tatsächlich beobachtete. Obwohl die Beobachtung der Überlichtbewegung war der Ausgangspunkt hinter der in diesem Artikel vorgestellten Arbeiten, es ist auf keinen Fall einen Hinweis auf die Gültigkeit unseres Modells. Die Ähnlichkeit zwischen einem Überschallknall und eine hypothetische Lumen Boom im raum-zeitlichen und spektralen Entwicklung wird hier als neugierig vorgestellt, wenn auch wahrscheinlich nicht stichhaltig, Grundlage für unser Modell.

Eine Dose, jedoch, argumentieren, dass die spezielle Relativitätstheorie (SR) nicht mit superluminality beschäftigen und, deshalb, Überlichtbewegung und Lumen Ausleger nicht im Widerspruch zu SR. Wie die Öffnung Aussagen von Einsteins Original verbrieften, die primäre Motivation für SR ist eine kovariante Formulierung der Maxwell-Gleichungen, , die eine Koordinatentransformation abgeleitet teilweise auf Lichtreisezeit erfordert (LTT) Effekte, und zum Teil auf der Annahme, dass das Licht sich mit der gleichen Geschwindigkeit bezüglich aller Trägheitsmomente. Trotz der Abhängigkeit von LTT, die LTT Effekte werden derzeit angenommen, dass auf einem Raum-Zeit, die SR gehorcht gelten. SR ist eine Neudefinition von Raum und Zeit (oder, allgemeiner, Realität) um seine beiden Grund Postulate zubringen. Es kann sein, dass es eine tiefere Struktur zur Raum-Zeit-, von denen SR ist nur unsere Wahrnehmung, durch die LTT Auswirkungen gefiltert. Indem man sie als eine optische Täuschung, auf einem Raum-Zeit, die SR gehorcht angewendet werden, wir können Doppelzählung ihnen sein. Wir können die Doppelzählung von entwirren die Kovarianz der Maxwell-Gleichungen aus der Koordinatentransformationen Teil der SR vermeiden. Behandlung der LTT Effekte separat (ohne den Verwendungszweck ihre Folgen für die grundlegende Natur von Raum und Zeit), wir superluminality zubringen und zu erhalten elegante Erklärungen der in diesem Artikel beschriebenen astrophysikalische Phänomene. Unsere einheitliche Erklärung für GRBs und symmetrische Radioquellen, deshalb, hat Auswirkungen weitreichend als unsere grundlegenden Verständnis der Art von Raum und Zeit.


Foto: NASA Goddard Foto und Video