Глава 19

Рентгеновское излучение

Как мы видели на предыдущих страницах, некоторые продукты взрыва сверхновых достигают максимальных скоростей в диапазоне между одной и двумя единицами; согласно нашей терминологии, это промежуточные скорости. Ввиду того, что объекты продолжают терять энергию в окружение, они, в конце концов, возвращаются в регион трехмерного пространства, на уровень ниже единицы скорости, где наблюдаются как белые карлики. Общая природа эволюционного развития белых карликов обсуждалась в предыдущих главах. Сейчас мы будем рассматривать ситуацию с точки зрения изменений в паттерне излучения, имеющих место по мере прохождения звезд через последовательные стадии эволюции.

[more]

Как мы видели, излучение в период стадии 1 (стадия сразу же после выброса) происходит на радиочастотах. Как объяснялось в главе 18, оно возникает в результате перегруппировок изотопов с целью возвращения некоторых компонентов звезды назад в зону стабильности, после того, как они оказались снаружи зоны благодаря уменьшению уровня магнитной ионизации, следующей за расширением звездной совокупности во времени.

В томе II было установлено, что Земля пребывает на уровне одноединичной магнитной ионизации. В начале данного тома мы обнаружили, что возраст Солнечной системы совпадает со средним возрастом звезд в галактических рукавах. Следовательно, можно сделать вывод, что одноединичная магнитная ионизация – норма во внешних регионах Галактики. Это означает, что в локальном окружении в уменьшение уровня магнитной ионизации при входе в диапазон промежуточной скорости обычно вовлекается только один шаг вниз. Принимая во внимание расширение во второе скалярное измерение, которое происходит на единице скорости, ряд изменений, которые выливаются в создание радиоизлучения, начинается стразу же после пересечения границы единицы скорости. Поэтому необходимые  перегруппировки изотопов существенно заканчиваются к концу движения наружу белых карликов. Следовательно, на ненаблюдаемой стадии возвращения (стадия 2) или в промежуток времени, когда они наблюдаются как устойчивые звезды (стадия 3), эти объекты испускают мало или совсем не испускают радиоизлучения. Более того, на стадии 3 происходит приращение значительного количества материи, движущейся с низкой скоростью, поскольку белый карлик остается пространственно стационарным в обломках, оставшихся после взрыва сверхновой. На стадии 3 наблюдаемое излучение от белых карликов исходит в основном из материи, движущейся с низкой скоростью.

Следующая стадия 4 включает возвращение к диапазону скорости ниже единицы. Это переворачивает процесс, происходящий, когда уровень единицы скорости превышался в стадии движения наружу этих звезд. Изменение объема, сопровождающее падение в диапазон более низкой скорости, увеличивает концентрацию нейтрино. Это восстанавливает уровень единицы магнитной ионизации, что поднимает зону стабильности изотопов и оставляет некоторые существующие изотопы ниже пределов зоны. За этим следует ряд перегруппировок изотопов, сопровождающийся радиоактивностью. Поскольку эти процессы имеет место после того, как скорость падает ниже уровня единицы, излучение пребывает в диапазоне рентгеновского излучения. Таким образом, белые карлики на стадии 4, разрушительные переменные, являются эмиттерами рентгеновских лучей. “Почти каждая разрушительная переменная, наблюдаемая в обсерватории, оказалась эмиттером рентгеновских лучей”.[190]

Еще у нас имеется простой процесс создания рентгеновских лучей, являющийся непосредственным результатом изменений, имеющих место во время обычной эволюции звезд белых карликов и не требующий существования никаких особых или необычных состояний. Это резко контрастирует с механизмом создания, постулированным в нынешней астрономической мысли, как описывается в нижеприведенном утверждении из сообщения на симпозиуме по рентгеновской астрономии:

“Большинство известных реальных механизмов создания рентгеновских лучей ведет к сложным теоретическим утверждениям, а ряд приспосабливаемых параметров часто слишком велик, чтобы быть удобным”.[191]

Поскольку все исходящие продукты взрыва, достигающие верхнего диапазона скоростей, испускают радиоизлучение, хотя только часть их возвращается в диапазон низкой скорости, общее радиоизлучение намного больше, чем общее излучение рентгеновских частот. Также его легче наблюдать, так как большая часть излучения на радиочастотах проникает в земную атмосферу и может наблюдаться на поверхности, в то время как рентгеновское излучение почти полностью блокируется и может наблюдаться лишь посредством инструментов, поднятых выше большей части атмосферы. Объекты, испускающие рентгеновские лучи, движутся на скоростях ниже единицы и оптически видимы, в то время как большая часть объектов, испускающих радиоизлучение, в пределах Галактики невидима. По этой причине новая рентгеновская сфера астрономии накопила значительный объем информации об эмиттерах рентгеновских лучей и их свойствах, не смотря на трудности с наблюдениями.

Один из самых важных результатов такого дополнения к сфере астрономического знания – значительное увеличение объема свидетельства, подтверждающего эволюционный паттерн звезд белых карликов, выведенный из теории вселенной движения. Согласно данной теории, белые карлики возникают в результате взрыва сверхновых, ускоряются до скоростей, превышающих скорость света, движутся наружу во времени на ограниченное расстояние, а затем меняют курс на 180°, возвращаются к своим исходным местонахождениям и понижают скорость ниже уровня единицы. На пути наружу такие звезды подвергаются действию определенных процессов, а затем, в период возвращения, подвергаются действию тех же процессов, но в обратном направлении. Открытие, что процессы, ведущие к испусканию рентгеновских лучей, инверсные соответствующим процессам, приводящим к испусканию радиоизлучения, устанавливают конкретное соотношение фиксированного характера между разными характеристиками эмиттеров рентгеновских лучей и радио эмиттеров. Это значит, что природа и свойства рентгеновских эмиттеров строго определены теоретически. Следовательно, то, что все наблюдаемое свидетельство соответствует жестким теоретическим требованиям, является впечатляющим подтверждением всей взаимосвязанной структуры теории белых карликов.

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.

В случае звезд с рентгеновским излучением, возвращающихся пульсаров, время, потраченное на пребывание выше уровня скорости двух единиц, было слишком коротким для того, чтобы имело место любое большое количество приспособления изотопов, и переворот произошедших изменений достигался относительно быстро. Состав изотопов обычных белых карликов полностью приспособлен к промежуточной скорости в период движения наружу этих объектов. Обратное приспособление продолжается длительный период времени, но здесь сильное излучение скачкообразно. Оно исходит из звезды в огромных количествах только при определенных условиях, коротких по продолжительности. Меньшие количества испускаются как утечки или небольшие вспышки.

Остатки сверхновой дают возможность наблюдения эволюции испускания рентгеновских лучей. Вообще говоря, чем больше изотоп отдален от центра зоны стабильности, тем энергетичнее испускание и короче полураспад. Соответственно, с течением времени, за изначально жесткими или энергетичными рентгеновскими лучами из материи, падающей назад в диапазон низкой скорости, следуют мягкие испускания, и коротко живущие изотопы устраняются. Изначальное рентгеновское излучение из остатков отождествляется с излучением от твердых компактных объектов. Например, сообщается, что рентгеновские лучи от Кассиопеи А “довольно жесткие”.[207] Затем излучение продолжается на мягкой основе относительно долгий период времени. Например, рентгеновские лучи из Петли Лебедя, одного из более старых остатков, пребывают в мягком диапазоне, ниже 1 KeV.[208]

Благодаря разнообразию источников и условий, вовлеченных в наблюдаемое испускание рентгеновских лучей, на процесс создания этого излучения можно установить некоторые ограничения, а затем сравнить с теоретическими выводами. Во-первых, мы можем прийти к выводу, что весьма непохоже на то, что два разных процесса создания сильного рентгеновского излучения работали бы посредством одного и того же события сверхновой. Следовательно, механизм, посредством которого создаются рентгеновские лучи, должен быть одним, относящимся к обоим наблюдаемым видам продуктов сверхновой: компактным источникам и расширенным остаткам. (Принято считать, что сверхновая, создающая компактный источник рентгеновских лучей, оставляет остаток.) Это накладывает жесткие ограничения на вид исследуемого процесса.

Кроме того, если наблюдаемое испускание рентгеновских лучей из остатков сверхновой рассматривается вместе с результатами наблюдений, которых искали, но не обнаружили (высокочастотное излучение в больших количествах из сверхновой[209]), к теории рентгеновских лучей предъявляется еще более жесткое требование. Факт, что испускание в остатках происходит и из концентраций материи (горячие пятна), и из диффузных облаков (расширенные источники), означает, что испускание должно возникать в результате состояний самой материи, а не в результате способа объединения материи. Но отсутствие рентгеновского излучения в период наблюдаемой стадии взрыва сверхновой, когда частицы энергий пребывают в максимуме, указывает на то, что тепловые процессы неадекватны такому сильному испусканию рентгеновских лучей.

В остатках рентгеновские лучи исходят из материи, терявшей энергию значительный период времени, в некоторых случаях более 50.000 лет, и сейчас пребывающей на энергетическом уровне ниже пика, достигнутого при взрыве. Поэтому наблюдения требуют существования процесса, в котором материя, теряющая часть своей энергии после достижения уровня высокой энергии сильного взрыва, подвергается некоему виду изменения, вовлекающего испускание рентгеновских лучей. На предшествующих страницах мы видели, что развитие теории вселенной движения ведет как раз к такому процессу.

Все развитие теории происходило задолго до открытия астрономических эмиттеров рентгеновских лучей. Уже определено, что быстродвижущиеся продукты звездных и галактических взрывов подвергаются инверсной радиоактивности при переходе от низкоскоростных к высокоскоростным диапазонам, создавая излучение радиочастот. Также, исходя из теоретических рассуждений, было обнаружено, что одни продукты взрыва обретают достаточно скорости для выхода из материального сектора в космический сектор, а другие не достигают скорости ухода и, в конце концов, возвращаются к относительно низким скоростям, обычным для материального сектора. Все, что требовалось для завершения теоретического понимания эмиттеров рентгеновского излучения, – осознание следующего довольно очевидного факта. Процесс, ранее принимаемый за источник излучения радиочастот из уходящих продуктов звездных и галактических взрывов, работает, но в обратном порядке, для создания рентгеновских лучей из продуктов взрыва, возвращающихся в низкоскоростной диапазон.

Таким образом, у нас есть теоретическое определение происхождения и свойств эмиттеров рентгеновского излучения, которое не строилось в целях соответствия наблюдениям, способом, посредством которого создается большинство научных теорий, а уже выведенное из постулатов, определяющих вселенную движения, и опубликованных до открытия астрономического испускания рентгеновских лучей. Поэтому особо заслуживает внимания тесное согласование между заранее существующей теорией и доступной сейчас информацией наблюдения. Во-первых, теоретический процесс рентгеновских лучей – это существенный элемент теоретического процесса создания энергии. Теперь не нужно давать отдельное объяснение, как создается энергия. Во-вторых, тот же процесс применим ко всем эмиттерам жесткого рентгеновского излучения.

Между тем, традиционная астрономическая теория стоит перед лицом проблемы, как объединить новую комбинацию генерирования энергии с процессом создания излучения у почти всех типов эмиттеров рентгеновского излучения, с которыми она сталкивается. Нынешнее мышление в этой сфере центрируется, в основном, на ситуации с Крабовидной туманностью. Здесь астрономам удалось создать теорию, с которой им достаточно удобно, хотя, как указывалось раньше, им приходится не легко от неспособности выявить механизм, посредством которого выполняется требуемая теорией передача энергии. Согласно этой теории, центральный пульсар – это вращающаяся нейтронная звезда, высвобождающая энергию посредством замедления вращения. Энергия передается туманности, которая затем излучает “посредством синхротронного процесса, испускающего радиоволны, видимый свет и рентгеновские лучи”.[210] И кое-какие источники излучения удовлетворяют этому процессу. Кроме некоторых, радио испускающие пульсары не имеют связанных остатков, а остатки сверхновой не содержат пульсаров. Поэтому для объяснения радио испусканий из этих источников требуются другие гипотезы. Эмиттеры рентгеновских лучей еще больше усложнили ситуацию. Для таких объектов в качестве источника энергии признается вращение, но лишь некоторые из них демонстрируют пульсацию, которая интерпретируется как свидетельство вращения; и даже у этих некоторых периоды пульсации уменьшаются. Джиакони указывает, что из-за увеличения скорости “энергия не может создаваться вращением” и продолжает утверждать:

“Единственный правдоподобный источник энергии был гравитационной энергией, высвобождавшейся посредством наращивания материала из звезды-компаньона в испускающий рентгеновские лучи объект”.[211] 

Здесь, вновь, мы встречаемся с вездесущим аргументом “другого способа нет”. Нет физического свидетельства, поддерживающего допущение, что такой процесс действительно работает. Достоверна она или нет, это просто гипотеза, основанная на ряде допущений о природе двух компонентов бинарной системы, испускающей рентгеновские лучи, допущений, которые, как мы показали, неверны.

Ни синхротронный процесс, ни процесс приращения не применимы к остаткам, кроме остатков типа Крабовидной туманности, поэтому для них требуется выведение еще одного процесса испускания рентгеновских лучей. Здесь допущение таково: “высокоэнергетическое излучение создается нагреванием, когда газ остатка сталкивается с межзвездной средой”.[212] Этой гипотезе противостоят две большие проблемы: (1) ее трудно сжать для рассмотрения существования “горячих пятен” во внутренних частях многих остатков, особенно там, где, как у Кассиопеи А, горячие пятна как бы стационарны; (2) испускание энергии из остатков уменьшается намного медленнее, чем предсказывает объяснение.

Испускание рентгеновских лучей в целом – это еще один пример способа, к которому прибегает современная астрономическая теория для многих разных объяснений одной и той же вещи. В свете незавершенной природы ныне существующего астрономического знания, несмотря на заметный прогресс, сделанный за последние несколько десятилетий, невозможно проверить эти гипотезы в свете установленных фактов. При отсутствии опровержения, которое последовало бы за такой проверкой, каждое объяснение обладает определенной степенью достоверности, когда рассматривается отдельно, хотя все они почти полностью базируются на допущениях. Но подобно многим разным теориям, созданным для рассмотрения индивидуальных проявлений крайне высокой плотности, приведенных в главе 17, множество объяснений одних и тех же феноменов приводит к накоплению искусственности основ гипотез. Демонстрируемая необходимость выводить новое объяснение феномену, когда он обнаруживается в разных обстоятельствах, – это убедительное свидетельство того, что в нынешнем понимании феномена что-то не в порядке.

Как и следовало ожидать, внегалактические наблюдения добавили проблеме еще больше измерений. Все галактики испускают рентгеновские лучи. Во многих случаях излучение, очевидно, исходит из источников, подобных тем, которые наблюдаются в нашей галактике Млечный Путь. И отдельные источники, и остатки сверхновых, испускающие рентгеновские лучи, обнаружены и в других галактиках, которые достаточно близки для пребывания в диапазоне доступного инструментария наблюдения. Среди многих отдаленных галактик имеются некоторые более мощные эмиттеры рентгеновского излучения. Галактики Сейферта, класс очень активных спиралей, которые будут обсуждаться в главе 27, наблюдаются как сильные источники испускания рентгеновских лучей. Галактики, демонстрирующие свидетельство крайней активности, такие как М 82 и NGC 5128, тоже испускают огромные количества энергии рентгеновских лучей. Похоже, и квазары являются чрезмерными эмиттерами рентгеновских лучей, чего и следовало ожидать от турбулентных условий в таких объектах, подвергающихся быстрым и радикальным изменениям.

Еще одно недавнее открытие, привлекшее большое внимание, – обнаружение рентгеновских лучей в межзвездном пространстве в некоторых отдаленных скоплениях галактик. Сообщение Джиакони в 1980 году определяет два класса испусканий: один, в котором испускающие источники “собираются вокруг отдельных галактик или групп галактик”, и другой, в котором испускание “концентрируется возле центра и плавно уменьшается с расстоянием”.[213] Согласно Горенштейну и Такеру, испускание рентгеновских лучей исходит из скоплений “с центрально расположенной сверхгигантской эллиптической (сфероидальной) галактикой”.[214] Также авторы сообщают, что М 87, самая ближайшая галактика класса гигантов и член скопления Девы, “окружена облаком, испускающим рентгеновские лучи, протяженностью миллион световых лет”.

Испускание рентгеновских лучей в этих скоплениях галактик ныне приписываются присутствию горячего газа. “Пространство внутри таких скоплений заполнено газом, разогретым до 10 миллионов градусов”, – полагает Джиакони.[215] Очевидно, что данная ситуация взывает к более критическому рассмотрению. В свете того, что уже известно об основах тепла и температуры, высокая температура в среде, такой разряженной, как среда межгалактического пространства, невозможна. Как объяснялось в томе II, температура газа – это результат сдерживания. Давление – это мера сдерживания, а температура – это мера энергии, переданной газу, который подвергается давлению. Следовательно, температура Т – это функция давления Р. У любого данного объема V “идеального газа” эти две величины прямо пропорциональны, как указывается общим законом газа PV = RT, где R – газовая константа. Если давление очень низкое, почти как в вакууме межгалактического или межзвездного пространства, температура тоже очень низкая. Она измеряется в градусах, а не в миллионах градусов.

Часто допускается, что объемы газа поблизости от горячих звезд или активных галактик “нагреваются излучением”. Но излучение не отменяет законов газа. Поглощение излучения не повышает температуру, если газ свободно расширяется. Излучение может ионизировать атомы газа и создавать впечатление подъема температуры, но такой вывод некорректен. Степень ионизации – это указание интенсивности ионизирующего реагента, каким бы он ни был. При очень высоких температурах имеет место тепловая ионизация; то есть, часть теплового движения превращается в вид движения, известного как ионизация. В данном случае, степень ионизации – это на самом деле указание температуры, интенсивности теплового движения. Но ионизация посредством другого реагента, такого как излучение, не зависит от температуры. Движение в форме излучения напрямую превращается в движение в форме ионизации.  Здесь степень ионизации – это указание на интенсивность излучения и не имеет никакого отношения к температуре. Тогда вероятность радиоактивного добавления к температуре газа следует вычеркнуть. Рентгеновские лучи в пространстве вокруг гигантских галактик не могут создаваться температурой. Их должны генерировать нетепловые процессы в местах, где они наблюдаются.

Во вселенной движения испускание рентгеновских лучей происходит благодаря утечке материи, движущейся с промежуточной скоростью из региона высокого давления внутри гигантских галактик. Там где температура утекающей материи пребывает в нижней секции диапазона промежуточной скорости, относительно небольшое количество охлаждения переносит некоторые частицы через границу единицы скорости в диапазон более низкой скорости. В таком случае испускание начинается сразу же после того, как утекающая материя покидает галактику, и испускание “плавно уменьшается с расстоянием”, как во второй категории Джиакони и вокруг М 87. Более высокая исходная температура задерживает начало испускания рентгеновских лучей и благоприятствует испусканию вблизи других галактик скопления, где материя, уходящая от гиганта, охлаждается посредством контакта с уходящей материей тех галактик. Затем распределение испусканий рентгеновских лучей следует описанию первой “массивной” категории Джиакони. Как мы увидим в главе 27, галактики Сейферта тоже теряют материал промежуточной скорости из внутренних частей, и рентгеновское излучение от этих объектов, будучи значительно сильнее по причинам, которые будут объясняться в последующем обсуждении, – это результат тех же процессов, которые работают вокруг отдаленных гигантов.

Выводы в связи с происхождением рентгеновских лучей, наблюдающихся поблизости гигантских галактик, также применимы, в более мелком масштабе, к производству рентгеновских лучей в окружениях отдельных звезд. Считается, что такие лучи создаются в коронах звезд. Отсюда делается вывод, что в коронах существуют “температуры от миллиона до 10 миллионов градусов”.[216] Здесь, вновь, существование таких температур исключается базовыми тепловыми принципами. Следовательно, в таких местах рентгеновские лучи не могут создаваться температурой. Но, как и в ситуации с галактикой, создание рентгеновских лучей легко объясняется на основе утечки материи, движущейся с промежуточной скоростью, из внутренних частей звезд, за которой следует возвращение к диапазону низкой скорости в коронах.

Объяснение посредством “утечки” также справедливо для относительных скоростей испускания из разных классов звезд. Это одна из сфер, в которой новые открытия наблюдения обесценивают предыдущие теории. “Предсказания испускания рентгеновских лучей, основанные на классических теориях, – говорит Джиакони, – полностью теряют цену в качестве объяснения наблюдений”.[217] Как можно видеть из описания процесса создания звездной энергии на предыдущих страницах, центральные регионы всех звезд пребывают в состоянии, где комбинации тепловых и ионизированных энергий вполне достаточно для начала внедрения промежуточных скоростей в значительное число частиц. Принимая во внимание единообразие внутренней ситуации, главным определителем количества утечки, кроме массы звезды, является толщина слоя материи, через который прокладывают свой путь частицы, движущиеся с промежуточной скоростью. Отсюда следует, что скорость утечки должна быть относительно большей у более мелких звезд. Это подтверждается результатами наблюдений обсерватории Эйнштейна, которые показывают, что отношение испускания рентгеновских лучей к оптическому испусканию в сто раз больше у мелких звезд главной последовательности спектрального класса М, чем у Солнца – представителя большего класса G. Такие результаты, говорит Джиакони, “будут форсировать главный пересмотр теорий и атмосфер звезд, и эволюции звезд”.[218]


[190] Mason and Cordova, Sky and Telescope, July 1982.

[191] Fabian, Andrew C., Earth and Extraterrestrial Sciences, Feb. 1973.

[192] Giacconi, R, quoted by Fabian, ibid.

[193] Fabian and Pringle, New Scientist, Feb. 7, 1974.

[194] Hartmann, William K., op. cit., p. 371.

[195] Kylafis, N. D., et al., Annals of the New York Academy of Sciences, Feb 15, 1980.

[196] Kylafis, N. D., et al., Annals of the New York Academy of Sciences, Feb 15, 1980.

[197] Holt and McCray, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 1982.

[198] Shklovskii, I. S., Stars, op. cit., p. 384.

[199] Gursky and Van den Heuvel, Scientific American, Mar. 1975.

[200] Shklovskii, I. S., Stars, op. cit., p. 400.

[201] News Item, Nature, Jan. 26, 1973.

[202] Cocke, W. J., et al., Nature, Sept. 26, 1970.

[203] Radhakrishnan, V., et al., Nature, Feb. l, 1969.

[204] Holt and McCray, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 1982.

[205] Holt and McCray, Annual Review of Astronomy and Astrophysics, 1982.

[206] Giacconi, R., Physics Today, May 1973.

[207] Shklovskii, I. S., Stars, op. cit., p. 244

[208] Charles and Culhane, Scientific American, Dec. 1975.

[209] Rothchild, R. E., Earth and Extraterrestrial Sciences, Mar. 1979.

[210] Charles and Culhane, Scientific American, Dec. 1975.

[211] Giacconi, R., Scientific American, Feb. 1980.

[212] Mitton, Simon, The Crab Nebula, op. cit., p. 172.

[213] Giacconi, R., Scientific American, Feb. 1980.

[214] Gorenstein and Tucker, Scientific American, Nov. 1978.

[215] Giacconi, R., Scientific American, Feb. 1980.

[216] Giacconi, R., Scientific American, Feb. 1980.

[217] Giacconi, R., Scientific American, Feb. 1980.

[218] Giacconi, R., Scientific American, Feb. 1980.



Эзотерические консультации он-лайн

Комментарии: (0)   Оценка:
Пока комментариев нет

Все права защищены (с) divinecosmos.e-puzzle.ru

Сайт Дэвида Уилкока

Яндекс.Метрика



Powered by Seditio