宇宙ジェット─電気的宇宙論お勉強シリーズ③（宇宙空間の芝生のスプリンクラー！？）
残念なことに、恒星ジェットは巨大な芝生のスプリンクラーに例えられる
宇宙ジェットとは下の写真にあるように中央の左下から右上に斜めに走っている光です。これが、宇宙論でどのように説明されているのか調べてみました。
日本語ウィキペディアでは、宇宙ジェットとは、
「重力天体を中心として細く絞られたプラズマガスなどが一方向又は双方向に噴出する現象をいう。重力天体周辺の激しい天体活動がジェットを高速に加速すると考えられる。 宇宙ジェットの中心となる重力天体には、原始星、コンパクト星、大質量ブラックホールなどの場合がある。また、この現象は、ブラックホール近傍で特徴的に見られるため、ブラックホールが存在する証拠としてしばしば用いられる」と説明されています。
つまり"プラズマガスなどが噴出する現象"だといいます。どうやって噴出するのかは説明がありません。
英語ウィキペディアでは、宇宙ジェット Astrophysical jet とは
「電離物質の流出が自転軸に沿って延長されたビームとして放出される天文現象で、このビーム中の物質が大きく加速されて光速に近づくと、特殊相対性理論の効果を示すため、相対論的ジェットとなります」と説明されています。つまり"ビーム"だというのです。
ちなみにビームとは、同じくウィキによると、
「ビーム (beam) は、粒子の集団や、粒子のように振る舞う波長の短い波が、細い流れとなって並進し、互いにはほとんど衝突しないものである。粒子や波の名前や種類を冠し"〜ビーム"という。"〜線"と訳すこともあるが、ビームとは限らない単なる放射線（ray）の意味にも取れ曖昧なこともある。たとえば、"アルファ線" “ベータ線" “Ｘ線" “光線" 等の"線"は放射線の意味である」と説明されています。
また「最大で最も活動的なジェットの多くは、クェーサーや電波銀河などの活動銀河の中心にある超巨大ブラックホールや銀河団の中で発生している。このようなジェットは、長さが数百万パーセクを超えることもあります。ジェットを含む他の天体には、激変変星、Ｘ線双粒子、ガンマ線バーストなどがあります」と説明されています。
どちらにしても日本語と英語では宇宙ジェットの説明が違います。
次に、COSMOS – The SAO Encyclopedia of Astronomy（天文学の百科事典）には、
「原始星の周囲の降着円盤から物質が落下してくると、回転する星の磁場と降着円盤の磁場が相互作用して、落下してきた物質が回転して星の磁極から放出されると考えられています。これが恒星ジェットとして観測されているものです」と説明されています。
ここでは"物質が回転して星の磁極から放出される"とあり、物質がどんなものであるかはこのページでは説明されていません。また"磁場が相互作用して"と書かれていますが、磁場を作り出す電気については触れられていません。
参照する記事によって"宇宙ジェット"というひとつの現象に対しての説明はバラバラです。一般的には宇宙ジェットとは、ブラックホールや中性子星から噴出する物質、ビームが何百何千光年にわたって噴出している現象とされています。何もかも吸い込むはずのブラックホールから、いつの間にかジェットが噴き出すという説明になって変化していく方が不思議かもしれません。今でも、ブラックホールは何もかも吸い込む、光さえ出ることができないというイメージを持っている方は多いと思います。矛盾を矛盾と思わせないところが現代宇宙論の特徴かもしれません。
エレクトリック・ユニバースでは、例えば『Straighten Up』という記事を引用すると、
「ほとんどの宇宙物理学者は、真空中の気体の振る舞いとは逆に、"ノズル"や"高圧"といった言葉を使って、狭く閉じ込められたジェットを説明しようとしている。磁場は重要ではないという意見が一般的だが、磁場がガスを狭いビームに集中させる可能性があることを認める人もいる。しかし、磁場は話の一部に過ぎない。電流が電磁場を作ることを知らないために、多くの物理学者が電気を考慮せずに宇宙空間のプラズマをモデル化してしまった」
耳を疑うような話ですが、先ほどのバラバラの説明を見ても、これがどうやら本当のようです。
また、EU（エレクトリックユニバース）へのエッセンシャルガイドでは、うまくまとめられています。
「宇宙空間でのフィラメント、電気、電流の証拠は広く存在している。フィラメント構造は、太陽系から銀河系、銀河系間のスケールまで、あらゆるレベルで存在することが、ほとんどの天文学者によって認められている。電気モデルと重力モデルの間で意見の相違がある唯一の領域は、これらのフィラメントが電流を運ぶ構造であり、自然にプラズマ電気力学の法則に従っているのか、それとも何らかの形で何千光年もの長さの流体の"ジェット“であり、冷たい暗黒物質による仮説のコンピュータ・シミュレーションに従って重力的に駆動されているのかということだ」
ジェットエンジンやジェット旅客機が飛んだ後に見かける飛行機雲に似ているので “ジェット"と名前が付けられたのでしょうが、主流の宇宙物理学者はこの宇宙で観測されたジェットをうまく説明できていません。
“噴出"したり"放出"されているものを重力で説明しようとするのですから、不思議といえば不思議です。
以下は『宇宙が電気的である理由トップ10』の第３回『宇宙ジェット』の全訳です。
［要旨］
それは宇宙科学が直面しなければならない謎です。どのような力が、何百万マイルどころか何光年もの宇宙を横切る高エネルギーのジェットを発生させることができるのでしょうか？ 何がジェットを宇宙の距離を横切る細い流れに閉じ込めているのか、そして何が、いわゆるガスの流れが宇宙の"真空"の中で分散するのを妨げているのか？ 私たちは、この疑問と、現在進行中のビデオシリーズ「宇宙が電気的である理由トップ10」のパート３で、さらに多くのことを探求しています。
宇宙ジェット
Cosmic Jets
このシリーズでは、なぜ電磁気が宇宙を支配する力であるのか、最も説得力のある明確な10の理由を紹介しています。この課題は標準的な宇宙論の理論的な予測や説明とエレクトリック・ユニバースのそれを対比する貴重な機会を提供します。
最初の二つのエピソードでは、広汎で広大な宇宙磁場とフィラメント状の宇宙構造の意味を探りましたが、これらは重力中心宇宙論では予測も説明もできません。しかし、それらはエレクトリック・ユニバースでは予期される特徴です。
実際、宇宙のあらゆるスケールで、最も驚異的な現象の構造とエネルギーの両方が、宇宙科学者たちの間で謎に包まれている根本的な原因を明らかにしています。今回は、想像を絶する宇宙の距離を超えた壮大な放出が、宇宙が電気的である10の理由の三番目の理由を探ります。
「これは電流の紛れもないサインだ」
これは宇宙科学が真っ向から直面しなければならない謎です。何百万マイルではなく、何光年もの宇宙を横断する高エネルギージェットを発生させることができるのはどのような力なのでしょうか？
何が宇宙の距離を横切る狭い流れにジェットを閉じ込め、何がいわゆるガスの流れが “宇宙の真空"で分散するのを防ぐのでしょうか？
これらの疑問は、"宇宙竜巻 cosmic tornadoes “と呼ばれることもあるハービッグ・ハロー天体 Herbig-Haro objects、つまりジェット星 jetted stars の発見によって提起されています。画面上の画像は、2006年の「今日の天文写真APOD/NASA」として登場しました。
ハービッグ・ハロー49/50 の恒星ジェット stellar jet が100kmという信じられない速度で検出されました。コズミック・トルネードと題された今日の天文写真のキャプションは以下のようになっています。
「このようなエネルギー流出は、若い星の形成に関連していることはよく知られているが、この場合の渦巻き構造の正確な原因はいまだに謎に包まれている」
もちろん、竜巻や流出などの用語は、私たちの岩の多い惑星での風や水のおなじみの振る舞いから導き出されています。しかし、そのような用語は"真空中の気体"の振る舞いにどのように適用できるのでしょうか？
この類推の不適切さは、科学論文「星と太陽系の形成」で浮き彫りにされています。
“恒星ジェット＝恒星の噴出"は巨大な芝生のスプリンクラーに例えられます。スプリンクラーが渦巻いていても、脈打っていても、振動していても、その小さなメカニズムがどのように機能しているのかを知ることができます。同様に、数十億、数兆マイルの長さの恒星ジェットは、わずか数百万マイルのスケールで星の近くで何が起こっているかについていくつかの手がかりを与えてくれます。星の近くにある物質は、星間物質と衝突する前に、数十億マイルの距離を移動して、熱を帯びて宇宙空間に放出されます。
この説明では、複数の致命的な異論が出てきます。それは疑問を投げかけます。もし、"宇宙空間の芝生のスプリンクラー"をつけたら、水の流れはどうなるのでしょうか？
前述の論文では、次のような問いかけをすることで問題点を認めています。
「ジェットはなぜあんなに狭いのか？ ハッブルの写真は、ジェットがどのようにして細いビームの中に閉じ込められているのかという謎を増やしている」
ブラックホールが磁場を発生させ、それが電流を発生させる？
もちろん、熱だけでは、噴出・閉じ込めを説明することはできません。ハービッグ・ハロー1/11のジェットについては、前述の論文では、理論上の芝生のスプリンクラーが発生する"ノズル"を提供するとされる星の周りの円盤が、この画像では星の周りに円盤が存在しないことを認めています。その後、論文ではめったに考えられない可能性を検討します。
彼らは述べます。
「理論的には、円盤内の磁場がガスを細いビームに集中させている可能性が考えられるが、磁場が重要であることを示す直接的な証拠はまだない」
この声明は10年以上前に発表されたものであることに注意してください。そして、このシリーズの第１話で概説したように、過去10年の間にも、宇宙科学者は選択の余地がありませんでしたが、はるかに自由に広大な宇宙磁場を認めています。最近の劇的な例としては、科学者たちがマゼラン橋に関連した磁場を検出したことが挙げられます。７万５千光年の長さに伸びる糸のようなフィラメントが大小のマゼラン雲を結んでいます。
研究者の一人がこの発見について語りました。
「銀河全体が磁気を帯びているだけでなく、銀河を繋ぐわずかな繊細な糸も磁気を帯びている。私たちは空のどこを見ても磁気を感じる」
シドニー大学のカズマレック氏は、この発見について次のように述べています。
「一般に、このような巨大な磁場がどのようにして発生するのか、また、このような大規模な磁場が銀河の形成や進化にどのような影響を与えるのかはわかっていない」
電流が大小のマゼラン雲を結ぶ広大なフィラメントを維持し、閉じ込めているように、ハービッグ・ハロー・ジェットの驚異的な構造とエネルギーを生み出すのはプラズマを流れる電流です。
現在進行中の天文学的な謎は、恒星ジェットのビーズ構造 beading と"キンクネス kinkiness “の両方です。
※ beading：ビーズ（の材料）ビーズ飾り。kinkiness：風変わりな、奇妙な、縮れた、ちりちりの kink：ねじれ、よじれ、縮れ
もちろん、プラズマ物理学者が証言するように、ビーディングとキンク beading and kink の不安定性は、プラズマ中の放電の最も簡単に認識できる特徴の二つです。実際、私たちはさらに大きなスケールに目を向けると、銀河から噴出する壮大な宇宙ジェットに注目しています。ジェットの電気的性質を確認するのは、おそらく避けられないことでしょう。
2011年、電波天文学者のフィリップ・クロンバーグ氏を含む科学者のチームは、銀河系3C303から噴出するジェットの電流を測定しました。
ニューサイエンテイストの見出し「宇宙で最も高い電流が発見された」では、発見の内容が述べられています。
20億光年先の宇宙ジェットが、これまでにない最高の電流を流しています。10の18乗のパワーアンプ、雷の一兆ボルトに相当します。カナダのトロント大学のフィリップ・クロンバーグ氏らは、コアから巨大な物質の噴出する3C303と呼ばれる銀河の周りの電波の整列を測定しました。彼らは、ジェットと重なって波の整列が急に変化するのを見ました。
「これは電流の紛れもないサインだ」とクロンバーグ氏は言います。
残念ながら、科学者チームは、ブラックホールが磁場を発生させ、それが電流を発生させるという結論しか出せません。しかし最近になって、宇宙ジェットの研究では、この理論にとって致命的としか言いようのない結果が出てきました。
2016年、天文学者たちは、従来のブラックホール理論と両立することはないだろうという発見を報告しました。王立天文学会のプレスリリースによると、今回の発見については以下のように述べられています。
「……遠い宇宙のある地域にある超巨大ブラックホールが、同じ方向に電波ジェットを吐き出している……」
主任研究員のロメル・デイブ教授が書いています。
「これは現在の宇宙論の理解に基づいて明らかに予想されるものではない。奇妙な発見だ」
アンドリュー・ラス・テイラー教授が指摘するように、
「これらのブラックホールはお互いのことを知らないし、そのような広大なスケールの中で直接情報を交換したり、影響を与え合ったりする方法を持っていない……」
原因はブラックホールではない
エレクトリックユニバースでは、観測されたエネルギーや質量の原因は、銀河の中心にあるブラックホールではありません。これは、銀河の中心部にあるプラズマ放電現象ではなく、Ｚピンチと呼ばれるプラズマ放電現象によって、銀河の中心部にプラズモイドが形成されていることを示しています。
プラズモイドの電荷密度が増加すると、二重層と呼ばれるよく知られたプラズマの特徴を作り出し、宇宙ジェットや他の壮大な放出の形でエネルギーを爆発させたり、放出したりすることができます。
前回のエピソードで説明したように、プラズマ科学者たちは、銀河の構造や自転に影響を与える電磁気の支配的な役割について、説得力のある実験的証拠を提示しました。
エレクトリックユニバースでは、広大な宇宙の距離をまたいだ空間は、電位の下部構造を持っており、通常、どの時点でも非常に微妙ですが、宇宙の方向性に影響を与えるのに十分です。星も銀河も、糸の上の真珠のように、フィラメント構造やセル構造を宇宙の計り知れないスケールで明らかにしています。
プラズマ物理学者は、プラズマ放電が14桁まで拡大できることを実験的に証明しました。実際、ノーベル賞受賞者であり、プラズマ宇宙論の父であるハンス・アルヴェーンは、プラズマ現象を28桁にまでスケールアップできることを提案しました。
次のエピソードでも実証していきますが、標準的な宇宙物理学では、電気が何の原因にもならないという理論モデルでは、宇宙で最も驚異的な電磁現象を説明することはできません。宇宙ジェットの息を呑むような形とエネルギーは、私たちが電気的な宇宙に住んでいることを思い出させてくれます。
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