Механизм ускорения крабовидной туманности


Автор сообщения: Markab
Дата и время сообщения: 12 April 2006 at 14:41:10:

В ответ на сообщение: Re: О Крабе и астрометрии

Как не удивительно, но такое возможно! И не только торможение, но и ускорение, и именно применительно к Крабу.

Я же написал гравитационным(!), т.е. ускорение, вызванное гравитационным взаимодействием. Для такой "модели" ускорения потребуется антигравитация.

Подумаем откуда может взяться ускорение.
1)Из-за взаимодействия вещества с магнитсферой НЗ. Этот вариант не проходит. С НЗ может взаимодействовать только близлежащее вещество туманности, за счет взаимодействия с которым и происходит наблюдаемое замедление вращения. Удаленные на несколько световых месяцев фрагменты оболочки не будут взаимодействовать c веществом туманности и ускоряться в магнитном поле. Напряженность слаба.

2)Из-за взаимодействия оболочки с релятивистскими электронами. То есть,
Электрон, ускоренный магнитным полем НЗ, достигает внешних слоев оболочки и сообщает ей часть саоего импульса. Рассмотрим этот вариант.

Сверхновая Тельца относится к сверхновым первого типа, т.е. это проэволюционировавшая звезда, которая не может иметь значительную начальную массу. Итак звезда мало массивная, поэтому масса сброшенной оболочки не превышает массу Солнца, а вероятнее всего, меньше ее.

Оценим среднюю плотность туманности:

1 световой год = 9.46D17 см.
радиус крабовидной туманности R =~1.5 пс = 4.6*D18 см.

Число частиц атомарного водорода соответствующей 1-ой солнечной массе составляет:
N = 2D33/1.6D-24 = 1.25D57 частиц

Средняя плотность туманности с массой 1 Ms и радиусом R=1.5 пс равна:
Ro = 1.25D57/(1.33*Pi*R**3) ~ 3 частицы/ см3.

Для простоты оболочку будем считать состоящей только из водорода, хотя помним, что сверхновая была I типа.

Предположим, в результате ускорения на пульсаре электрон проибрел скорость 2/3c, что соответствует температуре ~100 КэВ (здесь и далее релятивистскими эффектами пренебрегаем).

Посмотрим каким образом взаимодействует вылетевший электрон с веществом туманности, которое находится в частично ионизированном состоянии. Предполагая температуру оболочки порядка нескольких тысяч градусов, не сложно определить из уравнения Саха зарядовый состав. Окажется, что вещество находится в основном в нейтральном состоянии.

Теперь нужно рассмотреть механизм передачи энергии, которая осуществляется
через электрон-нейтральные Gen, электрон-ионные Gei и электрон-электронные столкновения Gee. Через частоты, определим соответствующие длины пробегов:

1) Gen = 2D-8*Nn = 6D-8 уд. в секунду ; Len = V/Gen = 0.66c/6D-8 = 3D17 см

2) Gei = 3.6D-5/Te*Ni = 1D-9 уд. в секунду ; Lei = V/Gei = 0.66c/6D-8 = 5D17 см

3) Gee = 4D5*Ne*L/Te**1.5 = 0.02 уд. в секунду ; Lee = 1D12 см.

где:
Те - температура элетронов,
Nn, Ni, Ne - концентрации нейтралов, ионов и электронов.
L - кулоновский логарифм, берем L=50.
Если учесть зарядовый состав плазмы из уравнения Саха, добавится множитель ~0.05 к Ni и Ne во втором и третьем вариантах, т.е. длины пробегов возрастут.

Из полученных длин пробегов должен следовть ряд замечательных свойств туманности:
1) Обратим внимание, что крабовидная туманность имеет эллипсоидальную форму.
Длина пробега релятивисткого электрона всего в несколько раз меньше самой туманности, поэтому за время покидания туманности он не сможет передать ей всю свою энергию, т.к. за 1 акт столкновения передается 1/1836 часть импульса.
По направлению бОльшей полуоси релятивисткий электрон испытает бОльшее число
столкновений, следовательно(!), туманность должна ускоряться по бОльшей полуоси
сильнее, чем по меньшей! Это должно быть наблюдаемо.

2) Электрон до выхода из туманности испытает множество столкновений, поэтому их температура будет отличаться от масвелловской, а функция распределения по скоростям должна иметь два горба. Что мы НЕМЕДЛЕННО должны зарегистрировать. Итак, тормозной спектр будет отличаться от равновесного температурного спектра, вычисленного для температуры оболочки. Изменится и рекомбинационный спектр туманности, т.к. возрастет температура электронов.

Сравнение тормозных спектров вещь не сложная и именно поэтому я сослался на работу "W. Bednarek & M. Bartosik // Gamma-rays from the pulsar wind nebulae
"
. Но ошибся. Забыл, что там не анализируются спектры самой туманности, только спектр внутренней оболочки. Конечно же я согласен с тем, что внутренняя оболочка, расположенная рядом с пульсаром получает энергию от замедления его вращения. Но это не имеет отношения к ускорению туманности в целом.

Однако, оба сформулированных эффекта НЕ наблюдаются, следовательно нет и ускорения.

Но есть еще пара замечаний даже к этой не работающей модели.
1) Для описанных эффектов, должна быть достаточно высокая накачка электронов, импульс которых должен быть сравним с импульсом расширяющейся оболочки. Откуда взяться такому количеству электронов?

2) Напряженность магнитного поля пульсара крабовидной туманности составляет порядка В=1В12. Поле весьма заурядное. Тогда, почему этот эффект не наблюдается на всех остаках, которые имеют пульсар с таким же магнитным полем?

3) Согласно косвенным данным(наблюдаемым послесвечениям остатка), компактный остаток сверхновой Тихо Браге яаляется магнитаром. Магнитные поля магнитаров на несколько порядков выше полей обычных НЗ. Вот где ускорение должно быть очень заметным с такой напряженностью поля и размерами магнитосферы. Но ускорения почему то не наблюдается.

Мое мнение таково. Гипотезу об ускорении выдвинул Шкловский в эпоху, когда было обнаружено много экзотических астрофизических объектов с экзотическими свойствами, а наблюдательной информации было маловато. Естетсвенно, когда в настоящее время доступны измерения совершенно нового качественного уровня возникнет желание проверить его предположение.





2296. Хронологические бои без правил - Артур Васильев 16:10 10.04.06 (62)
К списку тем на странице