Проблема статистики звёзд и скорость света

Размещено на http://www.allbest.ru/

проблема статистики звёзд и скорость света

Чикин П.С.

(Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова)

1. проблема статистики звёзд

В астрономии сложилась одна очень интересная и чрезвычайно серьёзная по своим последствиям при её разрешении научная ситуация. Астрономы уже давно порознь констатировали две стороны этой ситуации, но в течение по крайней мере полувека никто её не отметил и не взялся сопоставить эти две стороны как грани одной проблемы.

С одной стороны, на расстояниях, не больших 10 парсек от Солнца, насчитывается до 23000 двойных звёзд, которые составляют примерно половину от всех звёзд на этих расстояниях, но здесь совсем нет переменных и пульсирующих звёзд [1].

С другой стороны, на расстояниях, больших 10 парсек, отмечено катастрофически мало двойных звёзд, но зарегистрировано очень большое количество разных типов переменных и пульсирующих звёзд. А именно, на фоне многих и многих сотен тысяч одиночных звёзд, удалённых более чем на 10 парсек, в Галактике зарегистрировано всего 4000 двойных звёзд [1].

Возникает вопрос, почему такие разные статистики звёзд наблюдаются по обе стороны рубежа в 10 парсек? Кто смог их так расположить? Или это есть систематическая ошибка из-за разных принципов идентификации звёзд по разные стороны этого рубежа?

Скорее реализуется второе предположение. Действительно, на расстоянии до 10 парсек двойные звёзды идентифицируются визуально: по параллаксу можно определить расстояние каждой до Солнца, а затем по угловому отстоянию их друг от друга - их реальную близость. Такой способ выявления двойных звёзд достаточно надёжен, и обнаружено 23000 визуально-двойных звёзд, что составляет примерно половину всех звёзд в пределах расстояний от Солнца до 10 парсек [1].

На расстояниях, больших 10 парсек, визуальный способ не работает и двойные звёзды определяются по периодическому доплеровскому раздвоению их спектров, и иногда по дополнительному кратковременному затмению одного из двух спектров пары. Здесь на расстояниях 10-20000 парсек в Галактике выявлено всего 4000 спектрально-двойных звёзд, причём 3000 из них являются и спектрально-затменными [1]. Странная и абсолютно невероятная статистика. Спектрально-двойных затменных должно быть по крайней мере на 2-3 порядка меньше, чем обычных спектрально-двойных, а здесь разница всего в 3 раза и в другую сторону! Кроме того, на этих больших расстояниях выявлено катастрофически мало спектрально-двойных. Если учесть, что объём Галактики по крайней мере на 3 порядка больше шара с радиусом Rш=10 парсек, то настолько же здесь должно быть больше и двойных звёзд. А их в каталогах нет.

Куда делись эти спектрально-двойные звёзды?

И здесь примечательно высказывание известного астронома О. Струве. Оказывается, что «графики скоростей обоих членов спектрально-двойной звезды можно определить только в том случае, если они имеют почти равные светимости. Если слабый компонент отличается от яркого (главного) более чем в 2,5 раза, то в спектре пары будет регистрироваться лишь свет главного компонента» [1]. (..Все подчёркивания здесь и ниже - наши..)

А светимости звёзд могут отличаться на порядки, и, следовательно, неизмеримо больше, чем 23000 ближних визуально-двойных звёзд, в звёздных каталогах дальние двойные звёзды зарегистрированы как спектрально-одиночные. Сразу же возникает вопрос, по каким признакам или параметрам излучений можно было бы выявить эти «скрытые» двойные звёзды? Поскольку звёзды находятся от нас на чрезвычайно больших расстояниях, то в решении этого вопроса большое значение имеет и то, какая скорость света С полагается в основу рассмотрения: складывается она или нет с орбитальной скоростью звезды V.

По последнему вопросу в физических журналах проходила дискуссия в 1913 году. В ней независимость скорости света от скорости источника отстаивали W. de Sitter [2; 6] и H. Thirring [3], а сложение скоростей обосновывали Ritz [4] и E. Freindlich [5].

W. de Sitter в работе [2] обосновывал независимость тем, что в случае сложения скоростей мы не могли бы видеть движение далёких двойных звёзд по кеплеровским орбитам, так как их орбиты перепутывались бы; и приводил общую оценку. A H. Thirring утверждал (не производя никаких оценок), что «в случае сложения скоростей мы получили бы не линейчатый спектр излучения звезды, а размазанный сплошной спектр».

Наоборот, Ritz разработал баллистическую теорию света, в которой скорости С и V складывались.

Но основные аргументы, решившие вопрос дискуссии 1913 г., были выдвинуты Е. Freindlich-ом [5] и W. de Sitter-ом [6].

E. Freindlich показал, что «движение по круговой орбите и при зависимости С от V, в первом приближении виделось бы идентично кеплеровскому орбитальному движению, но уже не по круговой, а по эллиптической орбите от искажения. И, самое главное, искажение будет действовать так, что апоастр будет всегда направлен к нам, а периастр - от нас [здесь и далее в печатной версии ошибочно стояло “апогей” и “перигей” - примечание редактора электронной версии статьи; также исправлен ряд мелких опечаток]» [5]. В справедливости этого очень важного в данном вопросе утверждения можно убедиться путём сравнения приводимых ниже соответствующих графиков. А естественные эллиптические орбиты двойных, конечно, должны быть расположены хаотично по направлениям их апоастров в пространстве.

Таким образом, особо заметим, что преимущественное расположение апоастра по направлению к нам, если удаётся построить эллиптическую орбиту по графику доплеровских скоростей у, на первый взгляд переменных спектрально-одиночных звёзд, будет доказывать:

а) эти звёзды являются преимущественно двойными;

б) скорость света складывается со скоростью источника излучения.

Эта аргументация является неоспоримой.

В подтверждение своей позиции E. Freindlich приводил следующую статистику звёзд: «Это механически необъяснимо было бы, что почти все эллипсы, 23 случая из 28, которые Миллер Бар кладёт в основу своего рассмотрения, относительно нас вышеуказанным образом (апоастром) оказываются ориентированы. Особенно системы с большим эксцентриситетом обнаруживают эту замечательную закономерность так поразительно, что из 8 систем с эксцентриситетом е>0,5, у 7-ми из них апоастры были направлены на нас» [5].

На вышеприведённую аргументацию E. Freindlich-a за сложение скоростей света и источника, W. de Sitter ответил следующим:

«Но есть другая статистическая причина, которая, по моему мнению, значительно сильнее говорит против, (..сложения скоростей..). Спектроскопические двойные звёзды с коротким периодом, и таким образом с бьльшей V, имеют малый или исчезающий наблюдаемый эксцентриситет, в то время как с бьльшим периодом и визуально-двойные звёзды в общем имеют бьльший эксцентриситет. Если бы существенная часть V добавлялась к С, то это, конечно, должно было бы быть наоборот» [6].

В последнем утверждении W. de Sitter обошёл бесспорную аргументацию Е. Freindlich-a, подменив вопрос о направленности апоастра двойных звёзд, вопросом о редко наблюдающихся случаях большой величины эксцентриситета орбит у звёзд с малыми периодами обращения. Они имеют большую орбитальную скорость, при которой и видимый ложный эксцентриситет должен бы быть большим, но это, мол, не наблюдается

Один лишь этот словесный, без всяких численных и статистических оценок, косвенный аргумент W. de Sitter-a, опубликованный практически последним (дискуссию прервала 1-я мировая война), и решил дискуссию в том утверждении, что скорость света не зависит от скорости источника.

Однако, можно показать, что природа сыграла с астрономами в этом вопросе злую шутку. Она по нескольким причинам «спрятала» подавляющую часть этих спектроскопически определяемых двойных звёзд с короткими периодами под видом одиночных пульсирующих звёзд и цефеид. Что это действительно так, можно увидеть уже по графикам их доплеровских скоростей, построив по ним, как окажется, не что иное, как несколько искажённый эллипс для любой классической цефеиды, или близкой к ней по типу переменной звезды. Практически у подавляющего большинства этих эллипсов апоастр будет направлен к нам. Одно лишь это убедительно и будет доказывать, что классические цефеиды являются двойными звёздами, у которых виден только один компонент, и что скорость света складывается тогда со скоростью одного только видимого яркого компонента.

Таким образом, опережая последующие другие доказательства, мы считаем, что пульсирующие звёзды и цефеиды и есть те самые двойные звёзды, на отсутствие которых W. de Sitter строил своё доказательство. Следовательно, вырисовывается возможность обратного доказательства с помощью двойных звёзд о сложении скорости света со скоростью источника. Дискуссию 1913 года необходимо продолжить на современных основах точного математического моделирования и конкретного статистического анализа ситуации.

2. анализ распространения света от двойной звезды при сложении скорости света с орбитальной скоростью одного видимого компонента

Рассмотрим для начала анализа простейшую геометрию расположения объектов. Положим, что расстояние между Землёй и двойной звездой не изменяется, и что один видимый и зарегистрированный компонент двойной звезды обращается по круговой орбите со скоростью V0, а мы находимся на космически большом расстоянии L=Ct от звезды и в плоскости её орбиты, и что скорость света С векторно складывается с орбитальной скоростью компонента V0. На основе таких исходных положений была выведена очевидная параметрическая формула, удобная для последующего анализа. Формула представляет график доплеровских скоростей компонента за один период обращения (с учётом тепловых скоростей излучающих атомов), которые мы зарегистрируем на Земле.

(1)

где: V0 - орбитальная скорость компонента двойной звезды при движении по круговой орбите (в отличии от астрономии скорость, направленную на нас, считаем положительной для усиления модельной представимости анализа);

Т0 - период обращения компонента на орбите;

ф - текущее время наблюдения цуга волн за один период обращения;

VTX - тепловые среднеарифметические х-компоненты скоростей излучающих атомов звезды, направленные на нас и от нас, и создающие уширение спектральных линий излучения звезды;

VД - доплеровская скорость компонента, регистрируемая нами;

С - скорость света;

l - отстояние наблюдаемой точки периода излучения от его начала по прошествии времени ф;

t - время прохождения светового излучения от звезды до нас.

Результаты расчётов по формуле (1) представлены на рис. 1 и рис. 2.

VX - х-составляющая, направленная на нас, орбитальной скорости компонента двойной звезды, VX всегда равна VД, но виды их графиков из-за «набега» у VД будут разными (см. рис. 1).

 Рис. 1.

A. Геометрическое расположение двойной звезды.

Б. Движущиеся с разными скоростями части цуга световых волн за один период обращения.

B. Рассчитанный по формуле (1) график доплеровских скоростей за один период обращения по круговой орбите, наблюдаемый нами.

Рис. 2. Рассчитанные распределения доплеровских скоростей излучений двойных звёзд с круговыми орбитами, которые будут регистрироваться на Земле, при различных величинах набега:

Г) ц = 45°; Д) ц = 90°; Е) ц = 135°.

Первоначально практически синусоидальный в момент излучения график суммы направленных на нас скоростей света и компонента искажается, максимально набегая вперёд на самом верху (точка «b»), и максимально отставая на ту же величину в самом низу (точка «d»). Эти две величины будем именовать «набег» и «отставание», соответственно. Набеги и отставания других наблюдаемых точек искажённой синусоиды будут пропорциональны их расстояниям от оси абсцисс l как будто бы происходит «поворот» оси ординат VД на угол Ш, но с той спецификой, что каждая точка синусоиды остаётся на своей высоте VX.

Эта чёткая особенность искажения позволяет легко строить искажённый доплеровский график чисто геометрически, поворачивая ось абсцисс на соответствующий угол Ш, не только для круговой орбиты, но и для любой реальной эллиптической орбиты с хаотически расположенным направлением апоастра, если начальный график х-скоростей компонента известен.

Для первых двух учитывались и средние тепловые скорости излучающих атомов в соответствии со справочником [7] по преобразованной нами формуле (2);

(2)

где: Т° - абсолютная температура поверхности звезды;

м - атомный вес атома.

Результаты расчётов для наиболее излучающих атомов звёзд приведены в Таблице 1.

Таблица 1

Для графика ц=45° величины V0 и Т0 взяты у классической цефеиды д Цефея [здесь и далее ошибочно стояло в Цефея - примечание редактора электронной версии статьи], а при ц=90° - у карликовой цефеиды RR Лиры. Из этих графиков видно, что тепловые скорости, особенно у металлических атомов, дают незначительный вклад в искажения по сравнению с орбитальной скоростью, если последняя V0>15 км/с. Следовательно, возражение Thirring-a в дискуссии 1913 года, не подкреплённое расчётами, о том, что «если бы скорость света зависела от скорости источника, то при тепловом движении излучающих атомов (раскалённой звезды) мы получили бы не линейчатый спектр, а размазанный сплошной спектр» [4], лишено оснований.

Орбиты двойных звёзд гораздо чаще бывают не круговыми, а эллиптическими с разными величинами эксцентриситета и со случайными первичными направлениями в пространстве линий апоастра. При этом графики направленных на нас х-составляющих орбитальных скоростей, даже в момент излучения могут сильно отличаться от синусоиды.

На рис. 3-А, Б, В, Г представлены такие временные графики, направленных в нашу сторону х-составляющих орбитальных скоростей (пунктирные линии) видимого компонента двойных звёзд, в четырёх характерных случаях ... расположения реальных эллиптических орбит [1]. Это не искажённые синусоиды, а, как мы будем их называть в дальнейшем; начальные графики скоростей, форма которых зависит только от вида и расположения реальной эллиптической орбиты. В последующем прохождении космических расстояний за время t и сложения скоростей C+VX, эти временные начальные графики будут искажаться, их положительная часть будет наклоняться влево, а отрицательная вправо.

Рис. 3

Кроме того, сложение х-составляющей орбитальных скоростей VX (VX=VД) с С даст и доплеровское смещение спектральных линий; например, при VX=+50 км/с смещение составит величину Дл=0,9 Е.

Обращаем особое внимание на временной начальный график распределения скоростей рис. 3-В (пунктирная линия). Он получается в момент излучения при реальной эллиптической орбите с апоастром, направленным на нас.

Именно к такому близкому виду, в первом приближении и будет искажаться синусоида скоростей от реальной круговой орбиты при сложении скоростей света и источника после прохождения космических расстояний. Точнее - к рассчитанному нами по формуле (1) и представленному на рис. 1-В. Назовём его наклонной синусоидой. Заметим, что графики рис. 3-В и 1-В отличаются в первую очередь тем, что более прямолинейные участки их имеют противоположные знаки кривизны. Используя это различие, можно анализировать, насколько регистрируемый доплеровский график скоростей звезды основан на реальной эллиптической орбите компонента двойной звезды, а насколько на искажённой наклонной синусоиде, добавляющейся при прохождении излучения звезды космических расстояний. Толстыми кривыми для всех четырёх случаев рис. 3 показаны виды форм графиков доплеровских скоростей, которые мы зафиксируем после прохождения ими космических расстояний L=Ct, вместо первоначально излучённых (тонкие линии) графиков скоростей.

Характер кривых линий, представляющих графики регистрируемых нами доплеровских скоростей на рис. 1 и на рис. 3 (толстые линии) позволяет изложить следующие следствия и направления дальнейших исследований.

1. Хаотически случайное расположение эллиптических орбит двойных звёзд по направлениям в пространстве, вместе с различными величинами эксцентриситета и космических отстояний от Земли, приведут к существованию непрерывного ряда промежуточных форм графиков доплеровских скоростей между приведёнными на рис. 1 и рис. 3, что отмечается в монографии [1], но у «одиночных» переменных звёзд.

2. На участках графиков доплеровских скоростей, где произошло временное сближение точек максимальных набегов и отставаний, будет наблюдаться концентрация излучения одного (видимого) компонента, даже если он имеет постоянное излучение. Для нас он будет выглядеть как одиночная звезда с переменным излучением. Например, в соответствии с рис. 1-В, где максимальный набег V0t соответствует ц=45°, периодическое увеличение зарегистрированной светимости будет в 3 раза. Астрономы объясняют эту переменность адиабатической пульсацией объёма одиночной звезды, однако, при увеличении набега до ц=70° появляется столько отрицательных нюансов, что такое объяснение становится недостоверным (см. рис. 5 и его обсуждение).

3. При некотором наборе у реальной орбиты, изображенной на рис. 3-В, величина эксцентриситета, периода обращения и космического отстояния её от Земли, кривизна линий начального графика скоростей между максимальными и минимальными их величинами будет исчезать с прохождением космических расстояний и мы получим график регистрируемых доплеровских скоростей, состоящий практически из двух наклонных прямых линий («пилу» с наклоном зубцов вперёд). Объяснения причин такой линейности наклонов у астрономов нет. Известно, что подобный график имеет классическая цефеида д Цефея, её даже иногда называют «прямолинейной» [1]. Именно она дала название целому классу «одиночных переменных» звёзд - цефеид, хотя не все они имеют такую строгую прямолинейность графика. Классические цефеиды имеют максимальный набег ц=40°-70°. Мы объясняем прямолинейность тем, что набег у них является суммарным: первую часть кажущегося начального «набега» с одной кривизной даёт реальная эллиптическая орбита с апоастром, направленным на нас, вторую часть уже реального набега с противоположной кривизной даёт прохождение космических расстояний. И кривизна для нас исчезает.

4. При некотором другом раскладе вышеназванных параметров, участок графика, начиная от минимальной и до максимальной VД, приобретает вертикальное положение и мы получаем в наблюдениях периодически «вспыхивающую» одиночную звезду (см. доплеровский график рис. 3-В, толстую линию). Характерно, что наблюдаемая яркость «вспышки» у такой «одиночной» звезды, накапливающейся всегда за одну и ту же часть орбиты, примерно от точки 5 до точки 1, будет пропорциональна периоду повторения этих «вспышек», что отмечается в монографии [1]. Эта связь является прямым следствием сложения скоростей C+VX. Объяснения причин такой зависимости у астрономов тоже нет.

Исходя из развитых выше соображений, предскажем ещё очень интересный факт о том. что при малом недоходе положения данного участка графика до вертикального, первая временная половина энергии «вспышки» будет иметь отрицательную доплеровскую скорость, а вторая - положительную. В случае же перехода за вертикальное положение положительный доплер займёт первую половину «вспышки», а отрицательный - вторую. Объяснить эти случаи адиабатическими пульсациями объёма затруднительно. В случае точного вертикального положения, доплеровский спектр от начала до конца «вспышки» будет практически состоять из смеси положительных и отрицательных скоростей, и, следовательно, будет в 2 раза шире, чем при неточно вертикальном положении. Замечания астрономов о таких нюансах нами пока не встречались. Если же вспышка таких звёзд образуется реальным взрывом с выделением энергии, то импульс излучения будет образовываться только положительными доплеровскими скоростями. Следовательно, наблюдая за знаком доплеровских скоростей у периодически вспыхивающих звёзд во время вспышки, можно определить, является ли вспышка результатом взрыва, или от набега при сложении скоростей света и звезды.

5. При дальнейшем увеличении максимального набега за ц=90°-100° мы придём к графикам доплеровских скоростей карликовых цефеид, типичным представителем которых является звезда RR Лиры, у которой ц=100° (см. рис. 2-Б). У них максимальная доплеровская скорость следующего периода обращения вдруг появляется при наблюдении раньше, чем заканчивается минимальная предыдущего периода. Это как раз тот случай, когда говорят о «привидениях» звёзд в случае сложения скоростей C+VX. Эти случаи наблюдаются давно, но исторически они получили другое название, а именно, «встречные потоки» в атмосферах звёзд (см. ниже, где под последним названием практически описываются графики рис. 3-Б и В). Однако, механизм появления последних остаётся до сих пор для астрономов загадочным. У нас, при сложении скоростей света и звезды, появление так называемых «встречных потоков» совершенно естественно.

Как правило, они возникают у карликовых цефеид, имеющих очень малый, порядка суток, период, достаточно большие доплеровские скорости и расположенных на краях Галактики (а на меньших расстояниях набег ещё недостаточен). Например, у RR Лиры Т0=0,567 суток, V0=50 км/с и L?10000 парсек. А это и есть как раз достаточные условия для того, чтобы набег стал таким большим, что части излучения с максимумом скоростей обогнали при космическом прохождении предыдущие части с минимумом скоростей.

Эти двойные звёзды с малыми периодами обращения и с одним видимым компонентом, которые в прошлых веках были открыты и зарегистрированы астрономами как пульсирующие одиночные, а некоторые оказались ещё и со «встречными» потоками, и есть те самые, на отсутствие которых (двойных) ссылался W. de Sitter, доказывая, что скорость света не складывается со скоростью звезды. Поэтому его аргументация является косвенной, ошибочной и должна быть оставлена.

Вот так описывает О. Струве явление «встречных потоков» [1, стр. 398].

«Звёзды типа RR Лиры имеют периоды менее одних суток, а их кривые блеска похожи на кривые блеска цефеид. Особый интерес представляет поведение линии поглощения водорода в спектре RR Лиры. Когда звезда яркая ..(в нашем рассмотрении это когда ц=0°-20° на рис. 2-Б).. эти глубокие и широкие линии напоминают линии звезды с температурой Т°=10000 К, например, Веги. Сдвиг линий показывает, что атмосфера RR Лиры находится в стадии быстрого расширения, газы движутся от центра звезды и создают, если смотреть с Земли, доплеровское смещение к фиолетовому концу спектра.

Когда блеск звезды падает, линии водорода становятся уже и слабее.. ..сдвигаются доплеровским эффектом к красному концу спектра.. и ещё в стадии сжатия исчезают. Но ещё до того, как эти линии полностью исчезнут, в спектре уже обнаруживается новая серия линий поглощения водорода, таких широких и размытых, как будто они возникают в самых глубоких слоях атмосферы RR Лиры. Эти линии, сдвинутые к фиолетовому концу спектра, отражают движение наружу расширяющегося глубокого слоя, сосуществующего с верхним сжимающимся слоем. Двойственность линий создаёт разрыв непрерывности кривой скоростей».

Чем не описание, которое приводит О. Струве, следствия сложения скоростей света и источника, «привидений» не подчиняющихся кеплеровским орбитам, и соответствующего нашему рассчитанному графику доплеровских скоростей рис. 2-Б. Выражаем сомнение, что разрыв непрерывности кривой скоростей действительно существует. Этот момент стоит внимательно доисследовать у наиболее яркой карликовой цефеиды. Если этого разрыва нет, а график доплеровских скоростей имеет вид как на рис. 2-Б, то это доказательство сложение скоростей.

Кроме того, описываемый О. Струве процесс принципиально противоречит адиабатическому сжатию (доплеровское направление смещения красное и уменьшающееся), при котором блеск должен увеличиваться а здесь он падает! Это противоречие как раз и говорит в пользу сложения скоростей, а не о адиабатическом процессе сжатия.

И далее О. Струве усиливает значение своего описания:

«Разрыв непрерывности такого типа существует и в лучевых скоростях цефеиды W Девы, период которой Т0=17,3 суток. Абт нашёл, что многие линии металлов у этой звезды раздвоены так, как будто они возникают в двух слоях с противоположными направлениями движения. Более глубокий расширяющийся слой примерно на 1000° горячее наружного сжимающегося слоя (..заметим, что кривая скоростей W Девы близко соответствует нашему рассчитанному графику доплеровских скоростей рис. 2-Е..). Совсем недавно Крафт обнаружил двойные линии поглощения у классической цефеиды ч Лебедя. По-видимому, это есть весьма распространенное явление».

Таким образом, О. Струве ещё в 1954 г. констатировал, что наличие «встречных потоков» в атмосферах многих пульсирующих звёзд, или, уточним, «привидений», которым отказывают в существовании, или, по нашему мнению, набега лучевых скоростей по фазе больших 90°, - есть «весьма распространённое явление». Причём, в нашем толковании никаких добавочных механизмов для объяснения этих явлений не требуется - это есть просто следствие сложения скоростей света и источника излучения, которое в процессе прохождения больших космических расстояний приводит к перегруппировке частей излучения внутри каждого периода излучения двойной звезды.

Вот так часто реально и проявляются «привидения», или скрытые двойные звёзды,- под видом принятых для них названий «встречных потоков». Объяснений причин появления встречных потоков в атмосферах звёзд астрономами О. Струве не приводит.

Естественно, величина перегруппировки может быть неодинаковой у группы двойных звёзд, даже различающихся только периодами обращения при одинаковости всех других параметров. Конкретный пример этого приведён в книге В.П. Цесевича [8].

«Форма кривой блеска (..у некоторых..) цефеид зависит от величины периода, что легко видеть на рис. 29 (..наш рис. 4..). У звёзд, обладающих периодами около 3-5 суток, кривая изменения блеска плавная. При периоде 7-9 суток, на нисходящей ветви кривой появляется вторичный максимум. У звёзд с периодами около 14 суток, вместо вторичного максимума наблюдается замедление подъёма на восходящей ветви кривой. Эта закономерность пока не объяснена.» [8].

Покажем, что у нас и такое явление может быть объяснено сложением скоростей света и источника излучения. В данном случае регистрируются излучения одного компонента двойных звёзд. При минимальном периоде 3-5 суток максимальный набег составляет ~180°. С увеличением периода обращения скорость движения компонента на орбите будет уменьшаться, и, следовательно, будет уменьшаться как набег, так и отставание. Это приведёт к тому, что излучение с положительным доплером на графике будет сдвигаться вправо, а с отрицательным - влево. Основной горб на рис. 4 сдвигается относительно меньшего вправо - значит он имеет положительный доплер, тогда меньший имеет отрицательный. И ещё, чтобы положительный горб излучения одного и того же компонента имел больший блеск, его доплер должен изменяться круче (для большей концентрации излучения). Следовательно, мы имеем дело с эллиптической орбитой двойной звезды, форма и расположение которой близки к приведённой на рис. 3-А при эксцентриситете е=0,6 и максимальном набеге у первого кадра рисунка ц=180° (даже больше, чем на рис. 2-В, где он составляет 135°). При указанных ориентировочных величинах параметров обращения двойной звезды с одним спектрально видимым компонентом,- с увеличением периода обращения и будет «малый отрицательный по доплеру горб» яркости сдвигается влево по «большому положительному по доплеру горбу» яркости. Это и изображается последовательно на шести кадрах рис. 4.

Рис. 4. Зависимость формы кривой блеска от величины периода (суток).

Приведём конкретный пример, как в предположении сложения скоростей света и орбитальной скорости одного видимого компонента двойной звезды с постоянным излучением могут быть объяснены все тонкие особенности регистрируемых параметров излучения наиболее изученной «пульсирующей» цефеиды д Цефея. Такого цельного, простого и логически связывающего все тонкости её видимого излучения, описания астрономы до сих пор дать ещё не смогли. Она пока считается одиночной звездой, объём которой регулярно, адиабатически, то увеличивается, то уменьшается с периодом Т0=28,5 суток [видимо, опечатка: действительный период д Цефея составляет 5,4 суток]. Непосредственно измеряются её блеск (яркость), температура, спектр и доплеровские скорости дошедшего до нас излучения. Изменение радиуса звезды при «пульсации» вычисляются по графику доплеровских скоростей. Все графики изменений этих параметров за один период пульсации приведены на рис. 5 [1].

Теория адиабатических пульсаций объёма таких цефеид утверждает, что в момент максимального объёма должны наблюдаться минимум блеска, минимум температуры и самый «холодный» спектр типа G цефеиды. Реально же регистрируемые минимумы перечисленных параметров, как это видно на графиках рис. 5, отстают по фазе от момента максимального радиуса звезды на 108° у блеска, и на 72° у температуры и спектра! В свою очередь, при минимальном радиусе звезда должна иметь максимальный блеск, температуру и самый «горячий» спектр F3. Но и здесь максимумы перечисленных параметров отстают по фазе на 36°! Странная, необъяснимая адиабатически, нелинейность пульсаций,- но её с восторгом пытаются оправдать введением «запаздывающих химических реакций» в атмосфере звезды. (Ведь это открытие химических реакций на звёздах!). Недостатком теории адиабатической пульсации цефеид является также и то, что вычисленные по изменению радиуса графики колебаний блеска и температуры д Цефея (пунктирные линии на рис. 5) располагаются значительно ниже реально регистрируемых, особенно для температуры.

В действительности же постоянное излучение одного спектрально видимого компонента двойной звезды д Цефея из-за сложения скоростей света и его орбитальной концентрируется при прохождении космических расстояний в области точки максимального набега, т.е. в максимуме регистрируемых доплеровских скоростей. Концентрация создаёт большую, видимую здесь, яркость компонента, а максимум доплеровской скорости дополнительно создаёт фиолетовое смещение линий спектра, что создаёт также и видимость повышения температуры звезды. И, в дополнение наконец, в 5 раз большая тепловая скорость атомов водорода приводит к такому же большему расплыванию регистрируемых водородных линий спектра относительно линий металлов, что и проявляется только в области концентрации излучений (см. рис. 2-А и Б). Спектральные линии металлов становятся ярче относительно водородных, а это, как считается, и есть тоже признак более горячего видимого спектра F3.

Рис. 5. Наблюдаемые параметры излучения звезды д Цефея [1]

Таким образом, все наблюдаемые (но не реальные) «пульсации» яркости, температуры и спектра цефеиды органичнее, точнее и без всяких дополнительных предположений объясняются не адиабатическим изменением объёма, а набегом, перераспределяющим энергию излучения внутри каждого периода из-за сложения скорости света с орбитальной скоростью одного видимого компонента двойной звезды. Дополнительно ранее мы объяснили прямолинейность наклонных линий её доплеровского графика.

Более того, на основе сложения скоростей света и источника излучения дополнительно объясняется и тот факт, что по периоду «пульсаций» классической цефеиды можно определить расстояние от Земли, на котором она находится, и который астрономы не смогли объяснить много десятков лет. Не бог же их так расставил.

Итак, по О. Струве, если отобрать цефеиды с графиками лучевых скоростей, соответствующими графику классической цефеиды д Цефея, то их «расстояние от Земли будет с точностью нуль-пункта (..начала шкалы межзвёздных расстояний..) пропорционально их средней яркости или периоду пульсации яркости. Механизм этого явления до сих пор неизвестен» [1].

Наше объяснение этому опять без всяких дополнительных предположений следующее. На графике рис. 5 видно, что концентрация зарегистрированного излучения, а, следовательно и яркости, всегда будет происходить у отобранных цефеид, вокруг точки "б", и с одинаковым, относительно периода, набегом по начальному условию отбора. Отсюда и возникает связь между периодом цефеиды или средней яркостью с её расстоянием от Земли, так как период должен быть пропорционален расстоянию, чтобы набег был относительно одинаков. И всё, всё обходится без бога.

До сих пор мы применяли закон сложения скоростей света и источника излучения для объяснения видимых характеристик «пульсаций» группы цефеид (по нашему мнению двойных звёзд), у которых изменения блеска составляют величину порядка 1,m0 (в 2,5 раза) и спектрально виден только один компонент.

Имеется «другая группа пульсирующих звёзд с очень короткими периодами - это переменные типа в Б. Пса, которые имеют небольшие, слегка неправильные колебания блеска 0,ml (в 0,25 раза [правильнее сказать - на 10 %]). Их периоды охватывают диапазон от 3 до 6 часов. Ширины линий поглощения переменных в Б. Пса периодически изменяются, а иногда они расщепляются на два или даже три компонента, создавая разрывы непрерывности на кривых скоростей» [1].

Опять расщепления на два или даже три компонента, разрывы непрерывности спектральных линий. Ну чем не описания отвергаемых «привидений»? Ведь это не одна звезда, а целый тип звёзд.

Рис. 6. Графики измеренных доплеровских скоростей переменной звезды ВW Лисички - звезды типа в Б. Пса [1]. (Примечание: На рис. 6 знак скорости обозначается как и в астрономии: направленная к нам скорость считается отрицательной,- а в наших расчётах, для сохранения логичности в изложении материала, она считается положительной, так как в этом случае доплеровское смещение частоты является положительным.)

BW Лисички - звезда с периодом пульсаций Т0=4,8 часа и с максимальной доплеровской скоростью до 110 км/с. По нашему мнению это двойная звезда, компоненты которой находятся близко (по астрономическим меркам) друг к другу (~0,3 млн. км), достаточно жёстко связаны друг с другом, спектры и светимость которых почти одинаковы, вследствие чего они выравнивают «пульсации» излучения друг друга до 0,ml, и излучение обоих регистрируется.

После нескольких приближений в геометрическом построении графиков доплеровских скоростей обоих компонентов в предположении сложения скорости света с орбитальными скоростями компонентов было найдено, что удовлетворительное (достижение лучшего совпадения требует численного интегрирования эллиптических интегралов при расчётах x-составляющих скоростей движения компонент по орбите с варьированием эксцентриситета, направления апоастра орбит и отношения масс) совпадение с реально зарегистрированными графиками на рис. 6 будет получаться при следующих параметрах (см. рис. 7 и 8).

двойной звезда скорость свет

Рис. 7. Вид и расположение орбит компонент предполагаемой двойной звезды BW Лисички, которая в каталоге считается переменной одиночной.

1. Оба компонента вращаются по эллиптическим орбитам с эксцентриситетом е=0,5.

2. Веса компонент разные, тяжёлый весит в 3 раза больше.

3. Орбита тяжёлого компонента направлена к нам периастром, орбита лёгкого - апоастром.

4. Реальная эллиптичность орбит переносит точки начальных максимальных скоростей компонент, или начала отсчётов набега и отставания на 45° для обоих компонент (от максимумов синусоиды).

5. Набег и отставание излучения лёгкого компонента при распространении в космосе дополнительно составляют ещё по ~67,5°, а у тяжёлого - по 22,5°, так как их орбитальные скорости как и веса отличаются в 3 раза.

На рис. 8 приведены графически построенные при этих условиях графики скоростей обоих компонентов двойной звезды BW Лисички, как начальные, так и доплеровские (последние будут регистрироваться на Земле). Толстыми линиями отмечены участки, по виду совпадающие с отдельными кривыми на рис. 6. Как видно из сравнения, совпадение для ориентировочно построенных графиков достаточно хорошее. А астрономы объяснить причину появления такого вида графиков до сих пор не смогли.

Рис. 8. Графически построенные реальные x-составляющие орбитальных скоростей и регистрируемые доплеровские скорости относительно ц.т. обоих компонент предполагаемой «скрытой» двойной (а не одиночной) звезды BW Лисички.

Таким образом, сложные кривые графиков регистрируемых доплеровских скоростей кратковременных переменных звёзд типа в Б. Пса также могут быть объяснены тем, что эти звёзды являются «скрытыми» двойными звёздами и что скорость света складывается с орбитальными скоростями обоих спектрально видимых компонентов.

Переходим к последнему обширному типу «пульсирующих» звёзд - к долгопериодическим. Графиков их доплеровских скоростей автор не видел. В монографии О. Струве [1] есть интересная таблица с их параметрами. Часть этой таблицы с периодами пульсаций и амплитуд изменений блесков в пульсации, приведена в нашей Таблице II.

Таблица II

В таблице II опять просматривается приближённая зависимость: чем больше период «пульсаций», тем больше и амплитуда пульсации блеска. Эту зависимость мы уже отмечали у классических цефеид в п. 4, которая возникает именно на основе сложения скоростей света и источника. Поэтому можно ожидать, что здесь могут быть наблюдаемы все те же явления, что мы описывали у классических цефеид. Отличие возможно будет только в более холодном спектре у долгопериодических цефеид.

ВЫВОДЫ

1. Наиболее результативным параметром, изучая который можно обнаруживать «скрытые» двойные звёзды на расстояниях, больших 10 парсек, является график доплеровских скоростей звезды.

2. Одно лишь исходное положение о сложении скорости света со скоростью источника излучения позволяет объяснить многие закономерности поведения графиков доплеровских скоростей переменных и пульсирующих звёзд, которые оказываются, как правило, именно этими «скрытыми» двойными звёздами. Сложение позволяет дополнительно объяснить и ряд тонких ситуаций в их излучениях, причина появления которых была ранее для астрономов неизвестной. В результате допущения сложения скорости света и орбитальных скоростей двойных звёзд исчезает и разнородность статистик звёзд по обе стороны рубежа в 10 парсек.

3. Аргумент W. de Sitter-a, решивший прерванную 1-й мировой войной дискуссию 1913 г. в пользу независимости скорости света от скорости источника излучения, не обладает корректностью постановки доказательства, поскольку W. de Sitter подменил в нём бесспорное доказательство сложения в существовании преимущественной видимой направленности апоастра ложно видимых эллиптических орбит двойных звёзд по направлению к нам, вопросом об отсутствии двойных звёзд с малыми периодами, у которых должны быть большие скорости, вследствие чего мы видели бы у них большие ложные эксцентриситеты. А этими двойными звёздами оказалось большинство переменных звёзд и цефеид, графики доплеровских скоростей только одного видимого компонента которых показывают преимущественное направление «апоастра их искажённо видимых эллиптических орбит» на нас; и, даже более того, выявляют при ещё больших искажениях «привидения», которые исторически получили название «встречных потоков» в атмосферах звёзд.

4. В астрономии вызревает кризис переклассификации большинства переменных и пульсирующих звёзд в «скрытые» двойные звёзды и доказательства в связи с этим сложения скорости света с орбитальной скоростью их компонент.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Струве О., Линдс Б., Пилланс Э. Элементарная астрономия. - М.: НАУКА, 1966.

2. W. de Sitter. Physikalishe Zeitschrift. - 1913. - № 14. - P. 429.

3. Thirring H. Zeitschrift fur Physik. - 1913. - № 14. - P. 500.

4. Ritz W. Annales de Chimie et de physique. - 1908. - № 8. - P. 145.

5. Freinlich E. Zeitschrift fur Physik. - 1913. - № 13. - P. 835.

6. W. de Sitter. Physikalishe Zeitschrift. - 1913. - № 14. - P. 1267.

7. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. - М.: НАУКА, 1974.

8. Цесевич В.П. Переменные звёзды и их значение для изучения Вселенной. - М.: НАУКА, 1949. - С. 6.

Приложение

Настоящая работа докладывалась на Международной конференции «Актуальные проблемы естествознания начала века» 21-25 августа 2000 г., Санкт-Петербург, Россия; но в материалы конференции не вошла, т.к. была у автора вторым докладом, которые тогда не печатались. Однако аннотация её в расписании докладов имелась. В журнале «Физическая мысль России» рукопись настоящей работы, посланная через теоретическую кафедру физического факультета МГУ, бесследно исчезла в 2001 году. Даже отрицательную рецензию «не находится на современном уровне» поостереглись дать. А то ведь теория относительности в современном непредставимом виде реальных явлений потеряет одно из своих главных экспериментальных обоснований. Формулы же теории относительности останутся в прежнем виде, они уже в ряде работ получают новое наглядное толкование.

Размещено на Allbest.ru