<文献6>の日本語訳

投稿者: spacerunaway

X線パルサーの連星からのX線の観測に基く、光の速度が光源の速度に依存しないことの根拠の論文<Is the Speed of Light Independent of the Velocity of the Source?>の日本語訳。

自動翻訳なので、滅茶苦茶です。

<速度光源の光独立の速度では?>

連星系で定期的に脈動するX線源の最近の観察は、光の「放射」理論の枠組みの中で分析されます。観察者の残りのフレームにおける速度c’=c+kvは、観察者に対して速度vで移動源によって放出された光をしていると仮定すると、我々はバイナリX線源からのパルスの到着時刻はk<2×10-9を意味することがわかります。これは、光の速度は元の速度とは無関係である最も直接的かつ敏感なデモンストレーションであるように思われます。

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特殊相対性理論は、二つの別個の公準の上に成り立っています:(Ⅰ)1つの座標系で保持している物理学の法律はまた、最初に対して均一に移動し、他の座標系で同一の形で保持している – これは相対性原理として知られています:(ⅠⅠ)電磁放射線の速度が元の速度とは無関係です。まとめると、これらの二つの公準は深いと不穏な結果を伴う空間と時間の表示につながります。特殊相対性理論は、物理学のすべてからの直接および間接的な支援を受け、最も厳しく、量子電気力学の古典光学からの電磁現象の全範囲の研究を通じて。
しかし、第一公準の多数の実験的検証にもかかわらず、第二公準の妥当性の非常に少数の直接のデモが行われています。フォックスが強調したように、実験室での実験の一部は(ⅠⅠ)の明確なテストを提供しないことがあり、普遍的に受け入れられていません。したがって、私は第二公準のより直接的で敏感な地球外のテストを提示したいです。

リッツは2均質マクスウェル方程式を保持する電気力学のバージョンを提案したが、光の速度はソースにのみ相対cになるような方法で、ソース式を変更しました。「放射」または「弾道」の理論において、電磁波は、静止観察者の残りのフレームにおける速度c’=c+vで伝搬することになる静止観測者に対して速度vで移動元に放出されます。「放射」理論の有効性をテストするためには、

連星のやつ-式1

を仮定すると便利です、kは、実験によって決定される定数(リッツ理論のための1;アインシュタインの理論のための0)です。

デ・シッターは、光の速度は元の速度に依存しなかった場合は、連星系が観察されていない特殊性を示すであろうことを指摘しました:逆にすることができるイベントの時間順序は、星の複数の画像が存在する可能性があり、そして、彼が提案した、見かけの軌道離心率が現れるであろう。そのような効果が存在しないことは、多くの場合、放射理論に対する証拠として引用されています。しかし、光の波長での地球外の観測がEq.(1) at all.の妥当性に耐えられない可能性があることフォックスによって指摘されています。介在星周と星間物質を介して伝播する間に遠くの星からの放射が散乱されるためです。再媒体の双極子によって生成されたフィールドを放射することによりエワルドとオセーンの「消滅定理」によって、分散媒体中で、事件電磁波が置き換えられます。得られた波は、媒体の位相速度特性に反映されます。屈折率nの媒質中の自由空間波長λの伝搬と放射のために、特徴的な絶滅長χは,χ=λ/2π|n-1|です。電子密度Nとプラズマはχ=~(λa0N)-1-1 , a0=e2/mc2=~2.82×10-13cmを持っています。光波長λ=5000Åで、χ=~0.75N-1光年。N=0.04cm-3(パルサー分散対策由来代表値)と1がχ=~2光年を持っています—-最も近い星までの距離よりも小さいです。

しかしながら、70 keVのX線(ソースは以下に説明するで最高のエネルギーを定期的にパルスすることが知られている)の一方がχ~20 kpc (~3×1022 cm)を有します。したがって、星間絶滅は銀河ハードX線源が銀河中心にするか、私たちの銀河の薄い(〜1 KPC)円盤を通して観察銀河系外のソースで10 KPCの距離よりも近くに横たわって作られた観察試験は無効になりません。(χがソースに地球からの距離D未満であった場合は、以下の説明では1は、Dの代わりにχ使用する必要があります)また、以下の考えのシステムはいずれも、最初の波を“消滅させる”と、その速度地球に関してゼロである培地中で1伝播することによってそれを交換するのに十分な星周ガス(X線源と同時回転されていません)を含むように表示されません。

c’≠c場合特有の効果が発生するかを確認するには、地球からの距離Dにバイナリシステムにおける2つの星と周期T=2π/ωとの円軌道での大量のそれらの共通の中心の周りを周回を考慮する。源の一つは、独自の残りのフレームで一定の速度でパルスを放出してみましょう。脈動源の投影半長軸と投影視線(ラジアル)速度が、それぞれ、r=r0siniとv=v0sini(ここで、iは、軌道面の傾斜角度です)となるように、半長軸r0とX線星の(一定の)軌道速度v0を取ります。(観察者側に)投影された半径方向の速度は、その後v(t’)=vcosωt’のような時間と共に変化します、ここで、t’ は、ソースフレーム内で測定されます。今、ソースフレーム内の時刻t’において放出されたパルスを考えます。v«c場合、それは時間

連星のやつ-式2

に地球に到着します。D»R及びv«cの。式(2)は

連星のやつ-式3

になります。t’で微分すると、一つは

連星のやつ-式4

を持っています。明らかに、ωkDv/c2≪1ない限り、パルス間の時間は、単純な正弦波ドップラー曲線を適合しません。実際には、もしωkDv/ C2>1なら、パルスが同じ受信した時に軌道上で2つ以上の位置から到着することが表示されます。バイナリのX線源からの観察されたX線パルスで、このような「幽霊」(または異常パルス)の不在はすでにkをk<ksに制限します、

連星のやつ-式5

私たちは、Eq.(4)を

連星のやつ-式6

として書き換えた場合、ここで、V=rωsecψ と tanψ=kDω/cは、別の効果が明らかになりました。ちょうどその表面の上はるかに大きいコンパニオンについて周回小さな星を考えてみましょう。小さな星は、そのコンパニオンによって影が薄くされ、時刻t1’=π/2ωで消滅し、時間t2’=3π/2ωで再興されます。Eq.(3)から、我々は、これら2つのイベントが時間t1=π/2ω+D/c-r/cとt2=3π/2ω+D/c+r/cで地球の枠内で発生するように見えることがわかります。地球で決定されるように食の中間点は、時間の(t1+t2)/2≡tE=D/c+π/ωで発生します。ドップラー曲線(dt/dt’=1)によって決定されるが、このイベントが時間tD~D/c+π/ω-ψω (1+rω/c-kDvω/c2)に発生します。したがって、kDvω/c2≪1 and rω/c≪1のため、ドップラー曲線によって決定されるミッド日食の時間は、量t1-tD~ψ/ωだけ掩蔽-決定ミッド日食の時間からオフセットされます。したがって、これらの二つの独立した方法によって決定されるように軌道の位相が量ψ=tan-1(kDω/c)により異なります。kDω/c≪1のため、軌道位相差の上限は、これらの2つの方法によって決定されます、Δψ、K上のさらなる制約を配置します。

連星のやつ-式7

最後に、完全を期すために、私は効果は、通常、放射理論に対する主要な引数として引用されているデ・シッターが指摘調べます。局所的に測定されたドップラー速度V(t)を使用することにより、放射理論的には、ここでのパルス到着時間に由来し、見かけ上の軌道の離心率が表示されることがあります。この効果を引き出すためには、その1≫kDvω/c2≫rω/c (従ってkωD/c≫1)を想定しなければなりません。そして、sinωt’の項は無視し、t’は、

連星のやつ-式8

のような項の観点で見ることができます。(6)に(8)を代入すると(t0=D/cで)、

連星のやつ-式9

を持っています。1を有効にするに特殊相対性理論を前提とした場合、楕円軌道(偏心e≪1付き)は、ドップラー速度

連星のやつ-式10

が表示されます。そのため、放出理論はe~kπDvTc2の連星の軌道が(任意の真の偏心に加えて)明らかに離心率につながる可能性があります。許可された任意の軌道離心率の上限は、その後、

連星のやつ-式11

を暗示します。

しかし、この効果を導出する際に、1はそのkDω/c≫1を意味することkDvω/c2≫rω/cを仮定しなければなりません。しかし、以下で説明する情報源はどれも(でも、実際には、デ・シッターによって議論のもののいずれか)k»1ない限り関係を満たすません、k«1の私たちの出発の仮定とは対照的に。K≠1の場合は、いくつかのこのような効果がまだ生じていないかもしれないが、見かけの偏心はもはや式(11)て説明します。以降、いずれの場合にも、位相引数は、我々は以下の議論連星系の要因vΔψ/2ecし、より強力な制約を提供するので、我々は放射理論のテストとしてこの効果を使用しません。

銀河系内にある約200の既知の離散X線源と近くマゼラン雲があります。これらのうち、約10について、最大70のkeVのエネルギーで定期的にパルスバイナリシステムに移動することが知られ、放射理論をテストするとの良好なクロックを提供します。ソースHer S-1, Cen X-3, SMC X-1は日食、正確なドップラー速度、公転周期、軌道相、およびそれらの距離の良好な推定値を提供する最高の研究例です。(V0siniを導出する際に、1がk=0を前提としています。 K=1の場合、v0siniの推定値のV/c«1、唯一の小さな変化が生じる限り。)源の各々に対するドップラー軌道位相を高精度に決定されるので(ψDの不確実性は、1°よりはるかに少ないです)、Δψの最大許容値は、日食決定された位相の不確定性であるとみなされます。複数の画像や混乱パルス(ks) の欠如からと異常な位相シフト(kp)から設定k 上の上限値も与えられています。唯一の軌道周期とソースの距離に依存する位相シフトは、最も厳格な上限を提供することに注意してください。(CEN X-3については、信頼性の高い日食相が決定されていないと含まれていません。)3つのオブジェクトのうち、小マゼラン雲でソース(SMC X-1)が最も強い制限を与えることができます。ソースへのパスがN≪0.04cm-3(表Iに脚注cで引用文献を参照してください)と銀河間空間を介して、主であるため、その方向では、χ≫Dは、重要な星間「絶滅」の欠如を確保することが表示されます。

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表I. バイナリX線源とkに誘導された上限の観察された特性。

連星のやつ-表1

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しかし、保守的に、我々は今回の結果は、星周「絶滅」のいずれかの恒星のこと脈動源と連れ回しガスで主に発生しなければならないと仮定するので、最も信頼性があるとHer X-1からの結果を講じなければなりません。これは、Her X-1中性子星へのロシュオーバーフロー物質移動によって電力を供給されるように見えるためにほぼ確実に真実です。Her X-1については、モデルスペクトルフィット由来軟X線のカットオフエネルギーは、ソース発光領域(とそれに連れ回し)で生じるガスの柱密度を意味します。しかし、伴星の恒星風から質量降着によって電力を供給することができるようにCen X-3またはSMC X-1などのソースのため、恒星風に生じた重要な絶滅はまだC’の時間依存値に上昇を与えるだろう(軌道速度よりも恒星風速度の値に応じて—一般的に103キロ/秒以上)、確かに(未観察)ゴーストパルスおそらく位相シフト(Vsourceの代わりにvwindと)を生成します。念頭に置いて、これらの発言で、私は

連星のやつ-式12

と結論付けています。

この結果は、Kで最高地上限界と比較することができます。6-Gevのπ中間子からのγ線の崩壊の飛行時間の測定から、Alvagerら、k<10-4を発見しました。(特殊相対論的運動は、パイオン速度を導出する際に使用されているがパイオン速度はガリレイ運動学を用いて導出された場合、結果はわずかに変化するであろう。)このように、本地球外の限界は約105倍、より厳格な実験室での実験によって設定された制限を超えています。

結論として、バイナリX線源の観察された特性は、電磁放射線(X線)の速度を高精度にソースの動きとは無関係であることを必要とします。

私は上限が日食-とドップラー-との相違点を設定し、Her X-1およびSMC X-1の位相を決定することを可能にする観測データに不確実性を明確にするため、特に、バイナリX線源について多くの議論のためのイーサン・シュライアーに感謝します。本研究では、助成金番号AST-74-19213 A03の下で国立科学財団によって部分的にサポートされていました。

 

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