探讨玉石脉冲星磁震荡模型——兼论民间科研的现状与发展

原帖由 benlinliu 于 2007-3-4 09:42 发表
不错的思路：磁场震荡能够比自转得更快一些，...

在脉冲星的数据中有很多的 节拍、脉冲漂移现象，而这些现象是两个频率互相调制的典型表现。这说明脉冲星上面至少存在着两种周期现象。按照主流理论，脉冲星上的一切（包括磁场和物质）都是“共转”，何来第二种周期？
在主流理论中，为了解释脉冲漂移，不得不硬性地加入一种周期现象（发射区绕磁轴转动），这与它的基本假设（共转假设）是矛盾的。

原帖由 benlinliu 于 2007-3-4 10:44 发表
就单极感应而言，我的看法是，已经开始实验了，似乎应当而且能够把事情弄明白。

如果是对的，我们就应当将其定量化，总结出公式。

如果与预期的不符合，也给出明确的否定结论，免得以后还是一个疑案。 ...

是的，应该努力完成。

原帖由 benlinliu 于 2007-3-4 11:44 发表
to 21楼

记得10多年前发现过一类脉冲频率很高（KHz）、并且似乎不年轻的脉冲星（具体记得不很清楚了），这应当有利于磁场震荡模型。

原来的最慢纪录是0.085Hz（编号为PSR-J1841-0456）。
原来的最快纪录一直是714Hz（编号为PSR-J1748-2446），最近又被刷新到1122Hz，参见：

http://it.sohu.com/20070222/n248316593.shtml

由于在我们的模型下，自转转速不再等于脉冲速度，所以脉冲频率向更高和更低扩展都是可能的。

引用: benlinliu 在文中说道:
接着,随便问一个问题:如果是磁场震荡,对应频率变化,不但可能变慢,也有可能变快的(当然,没有理由假定必定变快).

在天文观测中,有没有脉冲频率变快的记录?

在脉冲星观测中，频率突然变快是一项很重要的现象，我国的乌鲁木齐天文台在这方面的观测记录也比较多。现在他们还在不停的搜集这样的记录。

大多数情况下，频率突快以后，还会慢慢恢复。

在解释脉冲星的频率突快现象时，我们的磁场震荡模型具有极大的优势，参见：
http://www.astronomy.com.cn/x/in ... ce_itemid_1882.html

本来，脉冲星都具有非常高的频率精度，但是，某些脉冲星有时会发生周期跃变现象。这种跃变的一个重要规律是：总是突然加快，然后缓慢地恢复到原来的频率（有时不能百分之百地恢复）。

   按照灯塔模型，周期跃变反映的是自转周期的改变，而自转周期变化的原因有三种解释。但是，这三种解释都存在一些问题。

   1. 外来物的撞击. 如果是外来物的撞击，转速在加快以后的恢复就无法解释。

   2. 转动惯量变化. 如果是转动惯量变化造成周期跃变，为什么转速总是先上升后下降？为什么总是升得快降得慢？为什么没有相反的情况发生？这些问题就很难解释。另外，从跃变前到跃变后，动量矩是守恒的，但是转动能是不守恒的，需要由其他形式的能量转化为转动能，在缓慢的恢复过程中，增加的这部分转动能还要能够如数地转化出去，这种可逆的能量转换过程很难与碰撞或星震这样的灾变性事件联系在一起。

   3. 星体内部的物质与外部的壳体交换动量. 如果认为是星体内部的物质与外部的壳体交换动量造成周期跃变，就意味着内外物质之间存在着较差转动。而较差转动与固定的磁倾角是相互矛盾的。除非磁场只是镶嵌在薄薄的壳体上而与内部的物质无关，否则灯塔模型就不能自圆其说。

   相比之下，用MO模型解释跃变就简单得多。MO模型认为，脉冲星的振荡频率与它的大气温度密切相关，温度升高时，频率会升高。发生周期突变的原因主要是脉冲星磁层温度的突然改变。而环境突变的诱因主要是外来物的撞击。这些突发事件总是让温度先快速升高再缓慢降低，所以振荡频率总是先快升再慢降。大气温度的突变一般都是可恢复的，振荡的频率也就可以得到恢复。频率恢复的速度，取决于温度的恢复速度。如果大气内增加的热量比较多，在把这些热量扩散到星体内部后，星体的温度有了明显的变化，那么，频率就不能得到完全的恢复。

   外来物的撞击在造成温度升高的同时，也可以造成自转周期的变化，这种变化一般也是突然加快，而不会变慢。因为这些外来物原来大多是围绕脉冲星的外层物质，它们的转动方向与脉冲星的自转方向是相同的，撞击必然会加快脉冲星的转动。我们已经假定了振荡频率与自转频率成正相关关系，所以撞击首先造成自转加快，自转突快又引起振荡频率的突快。这种突快是不会恢复的。所以说，撞击造成的突快既有可恢复的成分又有不可恢复的成分。

   星震也可能造成周期突快，但它是先造成自转周期和温度的变化，然后通过温度和自传的变化间接地造成振荡周期的变化。

原帖由 benlinliu 于 2007-3-7 21:53 发表
前两贴中，我们提到高频率的脉冲星，有没有可能是低，或者较低频率的脉冲星逐步加速以后而形成的？ ...

有些毫秒脉冲星，它们的频率在不断地加速，一般认为是它在吸收其伴星的物质才造成了持续的加速。我们也相信这种机制。差别在于，我们相信在脉冲星的吸积过程中，加速自转或提高温度，都会增加脉冲的频率。

不断加速的脉冲星，必须要有伴星，其伴星还要能为脉冲星提供吸积物质。

[ 本帖最后由 愚石 于 2007-3-8 09:27 编辑 ]

原帖由 benlinliu 于 2007-3-7 21:53 发表
短期变快，随后减速，总体上减速。这是脉冲星世界中大体情形。

总体上减速，对于大大多数脉冲星是成立的，但是对一些毫秒脉冲星是相反的。
“短期变快，随后减速”。目前只有少数较年轻的脉冲星发现到了这种现象，绝大多数脉冲星没有观察到这种现象。我猜测，对那些年老的脉冲星来说，可以回落的物质都回落得差不多了，也就很难观测到周期跃变现象了。物质回落应该是集中在超新星爆炸不久的时间内。

原帖由 benlinliu 于 2007-3-8 22:03 发表
可以看出,风云两极是不对称的:一头细而小,另一头粗一些.
还可以看出,围绕脉冲星的风云圆环呈锥体形状.
现在,MO模型所陈述的磁场震荡是在两极之间,还是在锥面上?
如果在两极之间,似乎应当在赤道上应当是对称的,为什么会有锥体的赤道面?
已经探讨了灯塔模型.似乎还应当更详细地介绍OM模型与风云结构图的关系.

跟你一样，我也很注意过这个问题。
按照灯塔模型，风云的形状应该是空体锥形，按照MO模型，风云的形状应该是轮轴状。乍一看，Crab的形状更像是锥形，更支持灯塔模型。但是仔细分析可以发现，实际上它更支持MO 模型：
1、如果是个灯塔，粒子是从磁轴辐射出来，风云的形状应该是两个对顶锥形，脉冲星应该是位于风云的锥顶尖位置。但是实际上脉冲星不在锥顶位置，而是在圆环的正中心。
2、按照灯塔模型，风云的形状应该是两个对顶空体锥形，由于我们能够观测到它的辐射，所以我们应该位于空体锥的母线上（否则看不到脉冲），这样一来，空体锥在天球的投影应该是双曲线，不可能是照片中的椭圆。
3、由于Crab的脉冲波形中有中介脉冲，所以我们应该能够看到两个磁极。但是在照片中，两个磁极显然不可能都照到我们。
灯塔模型预期的风云形状（见附图）应该是右下角的图形 B。


按照MO模型，风云的形状应该是轮轴状。但是辐射出去的粒子，在轴向也有一定的加速，见附图 《粒子扩张方向》，扩张方向垂直于磁力线。这就会让风云形状变成铁饼状。现在只能看到半个铁饼，我猜测，可能是近处的半截铁饼因为背景太亮而不好看出来。

[ 本帖最后由 愚石 于 2007-3-9 08:25 编辑 ]

原帖由 benlinliu 于 2007-3-9 21:32 发表
谢谢玉石的说明。

这图似乎值得进一步深入研究。

如果可能，也许应当查阅暴光时间，角度分辨率（风云的大小），强度等技术参数

按照流行科学概念，脉冲星是很小的。但是，看上去成像的风云结构估计不小，因为在1000光年以外。

由 ...

我同意你的见解。我也认为辐射区只是在照片的核心部位，并非整个风云区都会辐射脉冲，前面的粒子扩张方向图是指其核心部位。我也想找到准确的分辨率资料，可惜还没有找到。

我甚至猜测，人们观测到的快速外扩的纤维状物质，应该是由于这1万km的“波长”造成的。周期性的电磁脉冲首先形成外扩物质的密度“水波”，由于这些物质是导电物质，所以具有吸收电磁波能量的作用，因此，在物质越密的地方，吸收越厉害，电磁波越弱，加速度越低。这就形成一种正反馈，使得物质具有积聚的趋势，首先积聚成丝状，继而积聚成更粗壮的大环，这可能就是Crab 和 Vela外围的亮环的形成原因。因为人们可以观测到“丝”向“环”积聚的现象，所以这也是MO模型的证据。由于这些想法自认为还不成熟，所以没敢写进我的博客。

这里说的30Hz的波是磁场的颠倒的频率，与天线接收到的频率不是一回事。这种30Hz的“基频”电磁波不能被我们接收到，只能从脉冲周期推测出来。

[ 本帖最后由 愚石 于 2007-3-10 07:40 编辑 ]

原帖由 benlinliu 于 2007-3-10 20:22 发表
关于脉冲星所发射的电磁波偏振……这是我所不熟悉的。

如果可能，请玉石先生介绍蟹状星云脉冲星电磁波的偏振相关情况。

脉冲星信号的偏振特性，给我们的观点提供了很有力的支持。
第一、因为某些脉冲星的信号达到了近乎100%的线偏振，这意味着所有的辐射粒子全部都在同一个平面上运动，灯塔模型很难解释这种现象。而在MO模型看来，只要要观察者碰巧位于脉冲星的赤道面上，就应该出现这样的结果。
第二，有的脉冲星的圆偏振有方向颠倒的现象，在灯塔模型里边，这意味着在同一个脉冲里边，你看到了N级以后，马上就看到了S极（不是半个周期以后）。而MO 模型就可以解释这个问题，因为脉冲辐射一般发生在磁场过零时期，磁场方向正好发生颠倒，所以圆偏振旋向颠倒是很自然的事情。

由于偏振信号包含的信息很丰富，所以我们估计，最有可能首先从偏振特性的观测证实或证伪我们的观点。

我们对偏振特性的解释见附图。
按照我们的模型推测，蟹状脉冲星的偏振应该表现为椭圆偏振，不可能是线偏振或圆偏振。它的观测结果确实如此。当然，因为线偏振和圆偏振的脉冲星数量很少，所以蟹状脉冲星的偏振特性对于MO模型的支持并没有多大的说服力。

[ 本帖最后由 愚石 于 2007-3-10 22:09 编辑 ]

原帖由 benlinliu 于 2007-3-11 20:36 发表
谢谢玉石的发言.
脉冲星的脉冲的稳定性……据说的确是很稳定的，变化需要用原子钟进行核算。
应当认为，这一点似乎对灯塔模型更有利一些，动量守恒就可以保持转速稳定，比较简明。
当然，另一方面，（石英）晶体震荡器也是非常稳 ...

谢谢 benlinliu 的发言，跟你学会客气了

对于频率精度问题，我是这么看的，在地球上，一般的电磁振荡精度都不太高，其原因是受环境（包括温度、湿度、气压和电磁场等）的影响，这种环境问题在脉冲星上不复存在，因为脉冲星的整体都是振荡体，环境可以看作是真空，所以精度就很高。

可以类比一下，对某个放射性粒子来说，它什么时间衰变是随机的，但是对大块的放射性物质来说，其半衰期可以达到很高的精度。也就是说，参与统计的物质越多，其统计参数越稳定。我们认为，脉冲星的振荡频率是星体全部物质参与决定的一个“类统计参数”（就像放射物质的半衰期）. 具体说来，恒星的磁振频率是由星体的成分，几何尺度，自转频率，温度和电荷辐射率这几项参数决定的。由于这些因素都具有长期稳定性，所以，恒星磁场的反转频率必然具有很好的长期精度。

我们现在得到的太阳磁场周期的精度还比较低，这仅仅是由于记录的周期太少的缘故，总共只有11个周期（22个半周期）。如果我们在脉冲星的信号中只截取11个周期，它们的周期精度也是很低的，比较一下下面的太阳磁场振荡周期和脉冲星周期，可以看到两者的短期精度不相上下。现在，我们还没有办法知道太阳周期的长期稳定性指标，等到人类能够记录到很多的太阳周期的时候，才能够计算它的长期稳定性。到那时，相信也能为它归算出一个极高的周期精度，比如太阳的平均周期可能是22.123456789012345年。

脉冲星的频率精度很高，似乎对灯塔模型有利，但是，频率突快这种现象显示了它的精度达不到灯塔模型应有的精度。