Текст из книги: "Мой Космос". Автор: Валерий Лаптев
Предыдущая глава:
- Может, бахнем?
- Обязательно бахнем. И не раз. Весь мир в труху.
Но потом.
Диалог из кинокомедии «ДМБ»,
Романа Качанова, 2000 г.
Всплеск Дункана Лоримера
В поисках интересной информации, для новых мыслей, купил билет на лекцию астрофизика Сергея Попова «Гипотезы в астрофизике», которая пройдет в научно-популярной библиотеке «Научка». До лекции был ещё месяц, а мыслей хотеллось прямо сейчас. И посмотрев в анонсе, что лекция будет про быстрые радиовсплески, погрузился в данный материал. В Интернете есть лекции Сергея Попова 3-х, 6-ти, 9-ти летней давности, как раз на эту тему. Поэтому на предстоящей лекции будет интересно, сравнить и узнать, что нового произошло, в этой очень интересной теме.
А тема действительно интересная. Представьте, что Вы в огромном, темном, спортивном зале. Темно и тихо так, что можно «вырвать уши». Вы крутите головой пытаясь что-то увидеть или услышать. И вдруг кто-то очень громко, хлопнул в ладоши. Хлопок без эха. Очень громкий, а Вы хлопка даже не услышали. У Вас маленькие ушки, и во время хлопка, Вы, пробовали услышать что-то другое, в другой стороне. А повернувшись, в сторону хлопка, тоже ничего не услышали. Хопок больше не повторился. Эта аналогия, с залом, примерное описание быстрые радиовсплесков, в современном наблюдении космических радиосегналов.
Да, они, быстрые радиовсплески, вокруг нас есть. Если принять статистику – по всему небосводу их должно быть больше тысячи событий в день. Но оборудование, которое может их воспринимать, «осматривает» очень узкую область неба. И следствием такого «узкого взгляда» стало то, что первый быстрый радиовсплеск был обнаружен в старых записях регистрируемых радиосигналов.
Всплеск был назван именем учёного Дункана Лоримера, чей сотрудник первым обнаружил всплеск в архиве записей. Оценки всплеска Лоримера показали, что длительность его менее пяти миллисекунд, а спектральная плотность потока излучения - 30 (±10) янских.
Примечание:
Янский (русское обозначение: Ян) - внесистемная единица измерения спектральной плотности потока излучения, применяемая в радиоастрономии.
1 Ян = 10 ⁻²⁶ Вт / (м²·* Гц ) (СИ)
Плотность потока излучения на частоте для некоторых источников: Крабовидная туманность имеет на частоте 178 МГц плотность потока 1420 Ян; радиогалактика Дева A (M87) — 970 Ян.
Крабовидная туманность
Расположение: на расстоянии около 6500 световых лет от Земли.
Диаметр: 11 световых лет.
Расширяется: со скоростью около 1500 километров в секунду.
Радиогалактика Дева A (M87)
Галактика находится на расстоянии 53,5 миллиона световых лет от Земли.
Но даже такой, быстрый радиовсплеск оценивают энергией излучения, эквивалентной выбросу в космическое пространство энергии, испускаемой Солнцем в течение нескольких дней.
Но точно определить направление на источник всплеска по записям не удалось. Примерно, обнаруженный быстрый радиовсплеск, исходил из точки, расположенной в 3° от Малого Магелланова Облака, с расстояния не более чем примерно 1 гигапарсек.
Обнаружение в 2007 году первого быстрого радиовсплеска стало началом не только поиска таких событий, в архивных записях, но и поиска в реальных наблюдениях. но главное, активного решения вопроса происхождения таких всплесков.
С 2007 года таких событий зафиксировано не так много. Но были случаи повторного фиксирования, и главное учёные научились, при быстром реагировании, определять направление и проводить идентификацию источника сигнала.
Радиовсплеск магнетара
Так в апреле 2020 года впервые был локализован источник быстрого радиовсплеска — им оказался магнетар SGR 1935+2154 в созвездии Лисички, находящийся в нашей галактике. Учёные успели не только зафиксировать радиосигнал, но и направить в сторону сигнала другие инструменты для изучения Космоса.
Немного о данном всплеске. Всплеск был двойным. Учёные считают, что магнитар вступил в новый период активности и 28 апреля 2020 года испустил два всплеска с интервалом примерно 30 миллисекунд. Эти быстрые всплески были в 4000 раз мощнее, чем любой другой радиоимпульс, когда-либо зарегистрированный в Млечном Пути.
Тема быстрых радиовсплесков интересна ещё тем, что до сих пор не понятен механизм их происхождений. Сергей Попов в своих лекциях рассказывает, что знает 20 интересных теорий их происхождения. Экзотические теории, типа космических струн, из-за экзотики и возможной редкости не проходят. Теории, связанные с разрушением, слиянием нейтронных звёзд, или даже чёрных дыр, можно не брать в расчёт из-за факта повторяемости всплесков. Сам Сергей Попов считает причиной и источником таких всплесков, магнитары. Причем его предположение хорошо подтвердилось в 2020 году.
Я же хочу, попробовать выдвинуть свою теорию быстрых радиовсплесков, и оценить её состоятельность. В своих лекциях Сергей Попов мельком упоминает, что была теория о связи быстрых радиовсплесков с разрушением больших метеоритов.
Зачем разрушать метеориты? Давайте разрушим планету, или достаточно большой спутник. Конечно, звезда свою родную планету не разрушит за пять миллисекунд. При приближении планеты к звезде, звезда сначала развалит планету, размажет по орбите, и постепенно поглотит её осколки.
Но есть гиперскоростные звёзды, звезды, которые большое сверхмассивное ядро Галактики разгоняет до гиперкосмических скоростей. Но нам они не подойдут.
Эти звёзды, хотя и двигаются со скоростями, достигающими 5 000 км/с, двигаясь по эллиптическим орбитам они не создают предпосылок к столкновению. В тех областях, где двигаются эти звезды всё давно двигается упорядочено.
Но в любой галактике есть звезды странники, и есть убегающие звёзды, массивные звёзды, на чью скорость повлияла гравитация соседей. И чаще всего убегающие звёзды — это нейтронные звёзды. При взрыве сверхновой оставшаяся нейтронная звезда может приобрести достаточную скорость, чтобы, путешествуя по просторам Космоса, залетать в планетарную систему и столкнуться с планетой.
В подтверждение мысли о столкновении планеты со звездой есть довод о редкости таких событий как радиовсплеск, и о возможности его узкой направленности.
В главе про космические скорости, я рассказываю про такие звёзды.
Вот примеры некоторых таких звёзд.
Звезда HE 0437–5439 — массивная звезда, наблюдаемая в созвездии Золотая Рыба. Звезда движется со скоростью 723 км/с.
Звезда J0927. Звезда движется по нашей галактике со скорость 2285 км/с. Звезда S5-HVS1. Звезда движется со скоростью 1667 км/с.
А может бахнем?
Представим, что наша Луна, диаметр 3 476 км, на скорости 723 км/с, сталкивается с массивной звездой.
Конечно, бум получится большой. И прежде, чем бахнуть Луной, по массивной звезде, со скоростью 723 км/с, хотелось бы понять, а будет ли у нас радиоимпульс?
В Космосе радиоисточников достаточно много. Солнце и все планеты нашей солнечной системы слышны в радиодиапазоне. У Солнца в метровом диапазоне звучит корона, в коротковолновом – хромосфера. Радиоизлучение Солнца зависит от его состояния, и в спокойном состоянии оно звучит по-другому, и сильно отличается, когда на поверхности Солнца бушуют вспышки, и вырываются коронарные выбросы.
Радиоизлучение твердых планет, таких как Меркурий, Марс, связывают с тепловыми явлениями. А гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, излучают в радиодиапазоне за счёт радиационных поясов.
Конечно, радиоисточниками являются нейтронные звёзды, имеющие сильные магнитные поля, - пульсары и магнитары. Такие звёзды быстро вращаются, с частотой вращения от нескольких миллисекунд, до нескольких секунд, и посылают к Земле не только световое и гамма-излучение, но и радиосигналы, - короткие импульсы равные периоду собственного вращения.
Радиоисточниками могут быть и облака ионизованного газа - диффузные туманности вокруг горячих звёзд и облака материи - остатки вспышек сверхновых звёзд.
Во многих случаях механизм радиоизлучения могут быть разными. Но всех их объединяют электроны, которые взаимодействуя с магнитным полем могут излучать в радиодиапазоне.
Что такое радиоизлучение?
Радиоизлучение (радиоволны, радиочастоты) — электромагнитное излучение с длинами волн от нескольких сот метров до долей мм и частотами в диапазоне 3 кГц — 3000 ГГц. В вакууме радиоволны распространяются со скоростью света, а в атмосфере Земли — с несколько меньшей скоростью.
Радиоволны генерируются заряженными частицами, испытывающими ускорение, например изменяющимися во времени электрическими токами.
Чтобы получить радиоволну электрон должен израсходовать энергию, к примеру, перепрыгнуть с высокой, с возбужденной орбиты, на более низкую орбиту в атоме.
Из соотношения Планка энергия излучения: E = h * ν
где, h = 6,62607015 * 10⁻³⁴ Дж·с – постоянная Планка
ν – частота излучения
энергия отдельных радиофотонов получается чрезвычайно мала.
3 кГц - 1,98 * 10⁻³⁰ Дж·
3000 ГГц - 1,98 * 10⁻²¹ Дж·
Следовательно, для излучения даже очень малой мощности источник излучает огромное количество радиофотонов в секунду, а для значительной мощности этих радиофотонов должно быль просто колоссальное количество.
А есть ли информация о таких столкновениях? В Интернете есть информация и расчеты о столкновении Земли с метеоритами.
Интернет
Энергия столкновения с метеоритом заключается в мгновенном высвобождении накопленной внутри кинетической энергии, которая превращается в тепловую и вызывает взрыв. Мощность взрыва зависит от массы и скорости метеорита.
По оценкам учёных, при столкновении с Землёй метеорит шириной около 800 метров способен высвободить энергию, сравнимую с взрывом десятков тысяч мегатонн тротила.
При столкновении с астероидом выделяется значительное количество энергии, но она распределяется по всему астероиду, поэтому температура не такая впечатляющая.
Есть свидетельства того, что температура при столкновении на Земле превышала 2000 °C.
Часть энергии взрыва в виде теплового и светового излучения уйдет в Космос.
При скоростях порядка сотен километров в секунду воздух начинает участвовать в ядерном синтезе.
При таком катаклизме нам не нужен термоядерный синтез, достаточно того, чтобы атомы материи получили энергию для её отдачи в радиодиапазоне.
Упоминание о термоядерном синтезе навело мысль о ядерном взрыве и о ядерном электромагнитном импульсе, который происходит при взрыве.
Ядерный электромагнитный импульс
Ядерный электромагнитный импульс - это электрические и магнитные поля, которые возникают в результате воздействия гамма-излучения ядерного взрыва на атомы окружающей среды.
Ядерный электромагнитный импульс, после ядерного взрыва распространяется мгновенно со скоростью света, и имеет три четких импульса. В научной литературе они называются: Е1, Е2, Е3.
Е1 – самый короткий, самый интенсивный, самый мощный и самый разрушительный импульс. Длится наносекунды. Хорошо разрушает микроэлектронику: микросхемы; процессоры.
Е2 – импульс, по свойствам очень похожий на удар молнии. Длится миллисекунды. Повреждает электросети и длинные проводные электросистемы.
Е3 – длинный электромагнитный импульс. Длится секунды. Может вызвать длительные отключения электричества. Воздействует на трансформаторы линий электропередач.
Все импульсы возникают от образования потока электронов и положительных ионов в среде, где происходит взрыв. Но каждый импульс имеет свои особенности происхождения.
Импульс E1 возникает, когда гамма-излучение от ядерного взрыва ионизирует атомы в верхних слоях атмосферы. Это явление известно, как эффект Комптона.Большое количество «оторванных» от атомов электронов в течении 5 миллисекунд, одновременно рекомбинируют, образуя единый, большой амплитуды, излучаемый импульс.
Сила импульса E1 зависит от количества и интенсивности гамма-лучей, образованных при ядерном взрыве.
Примечание:
Комптоновское рассеяние гамма-лучей (эффект Комптона) — гамма-квант рассеивается на свободных электронах вещества и на электронах внешней оболочки атома. Часть энергии фотона передаётся электрону (он покидает атом), а гамма-квант с уменьшенной энергией меняет направление своего движения.
Импульс E2 возникает через доли секунд после первого импульса E1. Как уже говорилось импульс E2 похож на импульс от молнии, и возникает в результате рассеяния гамма-лучей и неупругого рассеяния гамма-излучения, испускаемого нейтронами при атомном взрыве.
Примечание:
Неупругое рассеяние гамма-излучения — процесс взаимодействия гамма-квантов с веществом, при котором фотон передаёт часть своей энергии заряженной частице, обычно электрону, и изменяет направление своего движения (рассеивается). При этом электрон переходит из связанного состояния в несвязанное.
Импульс E3 самый длинный из ядерных электромагнитных импульсов. Его длительность от десятков до сотен секунд. Такая большая длительность вызвана тем, что он образуется за счет временного искажения магнитного поля Земли во время взрыва. Считают, что проявление импульса E3 похоже на геомагнитную бурю.
Примечание:
Геомагнитные бури — длительное возмущение геомагнитного поля, длительностью от нескольких часов до нескольких суток. Они вызываются поступлением в окрестности Земли возмущённых потоков солнечного ветра и их взаимодействием с магнитосферой Земли.
Из представленных ядерных электромагнитных импульсов под быстрые радиовсплески, по длительности, и проявлению, хорошо подходит только импульс E2. В принципе, при взаимодействии планеты и звезды импульсы E1 и Е3 отпадают. Е1 связан с первичным гамма-излучением ядерного взрыва, а у нас взрыв, но не ядерный. А Е3 – локальный импульс, энергия которого рассеется задолго до прибытия к Земле.
Выводы статьи
Даже после 18 лет после обнаружения быстрых радиовсплесков, информации о них очень мало. На мой взгляд, теории их образования достаточно сырые. Только создание астрономических инструментов, позволяющих регистрировать эти события в больших количествах, даст нам информацию для построения правильной теории их образования.
А пока, я готовлюсь 21 ноября, в эту пятницу, в 19:00, с удовольствием послушать лекцию о быстрых радиовсплесках, профессионала и гуру от астрофизики, профессора РАН - Сергея Попова. Лекция называется «Гипотезы в астрофизике».
Отчёт о лекции
Отличное впечатление от прослушанной лекции. 2,5 часа! Сергей Попов, без перерыва, дай бог здоровья и сил этому лектору, очень интересно рассказывал не только о быстрых радиовсплесках, но и о том, как происходят научные открытия, и рождаются научные теории, на примере астрофизических проблем, и на поиске происхождения именно быстрых радиовсплесков. На такие лекции стоит ходить.
А может бахнем? Вторая попытка
Одной из теорий, которая не прошла проверки по мнению лектора, и не смогла ответить о происхождении быстрых радиовсплесков, - падение астеройдов. Надеюсь, Сергей Попов не будет против моего использования его одного слайда к лекции в данной статье.
На вопрос: а если на звезду упадёт планета, а не астеройд? Сергей ответил, что она,
планета, из-за возникающих приливных сил, не долетит до звезды и рассыплется, и быстрого радиовсплеска не будет.
Да планета рассыплется. Я сам в статье про образование колец Сатурна рассказывал о приливных силах, возникающих при влёте небольшого спутника в поле массивной планеты. И рассчитывал возникающие силы деформации. Да, планета рассыплется.
https://dzen.ru/a/ZX7cLAiMcWLg80of
Но в планете есть своя маленькая нейтронная звезда, которая не рассыплется, а точно влетит в нейтронную звезду.
То есть, надо рассматривать такой сценарий. Нейтронная звезда, диаметром 20 километров, на скорости 723 км/с летит в Луну, диаметр которой 3 476 км. При подлёте Луны, нейтронная звезда своей гравитацией разрывает её, и к нейтронной звезде летит уже огромный рой кусков материи разного размера, причём половина из которых водород! Да водород, жидкий и металлический водород внутренних сфер Луны. Но главное, в этом рое летит маленькая, внутренняя нейтронная звезда Луны диаметром 11,2 метра. Которая и ударяет в большую нейтронную звезду. Какой процент массы маленькой и большой нейтронной звезды перейдет через акрецию в лучистую энергию, я не знаю. Но вся она уйдет на разрушенные оболочки Луны, которая в этот момент окружила большую нейтронную звезду. То есть, если у нас при акреции двух нейтронных звёзд, и было получено любое излучение от гамма, рентгена, до светового излучения, большинство от всего этого разнообразия поглотит разрушенная оболочка, переведя материю в возбуждённое состояние. Осталось понять, сможет ли эта возбуждённая оболочка, дать быстрый радиовсплеск. Но идея столкновения нейтронной звезды со спутником или планетой остаётся для меня интересной.
Текст из книги: "Мой Космос". Автор: Валерий Лаптев
Следующая глава:
Уважаемый читатель! Очень извиняюсь, если смысл статьи Вам не понятен, или даже показался полным бредом.
Невозможно полностью пересказать откуда берутся те или иные суждения, для этого нужно пересказать целую книгу.
Для меня же, каждая статья - это продолжение одной общей темы.
Поэтому предлагаю начать читать с самого начала. С теории расширения Земли. Приятного погружения в мой Нейтронный мир. Новых мыслей и открытий.
Начало книги "Моя Земля":