パルサー─電気的宇宙論お勉強シリーズ⑤
想像を絶する質量の星が想像を絶するスピードで回っている ?
今回は”パルサー”についてです。公認の宇宙論と電気的宇宙論の違いがさらに分かってくるかもしれません。Pulsarというのはパルス Pulse 、脈拍、鼓動から派生してできた言葉です。まず、パルサーのウィキの説明を見ていきましょう。
「超新星爆発後に残った中性子星がパルサーの正体であると考えられており、現在は約1600個確認されている。パルスの間隔は数ミリ秒から数秒が多いが、まれに５秒を超えるパルスを発するパルサーも存在する。その周期は極めて安定している。極めて安定した発光間隔を持っているため、灯台に準え宇宙の灯台などの異名がある」そうです。
その正体である中性子星とは何でしょうか？ 同じくウィキから引用させてもらうと、
「質量の大きな恒星が進化した最晩年の天体の一種である。中性子星は質量が太陽程度、直径20 km程度、大気の厚さはわずか１m程度で、中性子が主な成分の天体である。密度は太陽の1014倍以上もあるとされている。およそ109 t/cm³とその桁外れに大きい密度のため、中性子星の表面重力は地球の表面重力の2×1011倍もの大きさがあり……重力崩壊によって非常にコンパクトに圧縮された結果として、角運動量保存の法則によって元の恒星よりも遥かに高速に回転しており、典型的な自転周期は30 秒から1/100秒である」そうです。
こういう説明を読むと、細かいことは理解できないにしても、そういうものなのだと思ってしまいます。この説明のどこにも仮説であるとか、今のところそう解釈されているという言葉は出てきません。
試しに”パルサー”で検索してみてください。想像を絶する質量の星が想像を絶するスピードで回っている不思議な星という記事で溢れています。結論は、宇宙には人知を超えた不思議な現象がいっぱい起こっている、こういう発見は驚きの連続です、みたいなところに落ち着くのでしょうか？ 対象は科学的かもしれませんが、芸能人のゴシップとなんら変わらない話題のひとつで終わりそうです。
直径20 km程度で密度は太陽の1014倍以上で自転周期が30 秒から1/100秒、まさに想像を絶する設定です。なぜこうなるかというと、重力がとても弱い力だからです。だから主流の宇宙論では、パチンコ玉程度のものが地球と同じくらいの質量をもつという仮定をしなければなりません。巨大な重力でしか説明できない宇宙論では、とんでもなく非現実的な仮定が定説とされているわけです。
https://quietsphere.info/electric-universe/以下は『宇宙が電気的である理由トップ10』の第５回『パルサー』の全訳です。
［要約］
最も不思議な天体の一つに”中性子星”というものがあります。科学者たちは、大規模な星の超新星爆発の後に残った物質が重力によって崩壊し、信じられないほど小さく、しかし大部分がぎっしりと詰まった中性子で構成された高密度の星を形成すると説明しています。回転している中性子星は、パルサーと呼ばれる細いビーム状の放射線を出していると言われています。しかし、この仮説に対する理論的で、証拠に基づいた反論は数多くあります。 今回は、プラズマ物理学と電気工学の分野で期待されている理論的な代替案を紹介します。
※パルサーは、パルス状の可視光線、電波、Ｘ線を発生する天体の総称。
パルサー
Pulsar
このシリーズの最初の４回では、私たちの世界で最も強力な電気現象である”雷”が、宇宙のあらゆる場所での多くの巨大な電磁現象の理想的な類似物であるかもしれないことを説明しました。稲妻の痕跡は、恒星や銀河のジェット、フィラメント状の星形成ネットワーク、謎の磁気構造などに見られます。しかし、宇宙科学者はいまだに重力が王様だと思っているので、技術的なデータがますます細かくなっていく中で、予想外の発見に対する標準的な説明はますます奇妙なものになっています。今回は、宇宙にパルス状の電気的振動があることを発見したことが、宇宙が電気的である10の理由のうち５番目であることを説明します。
パルサーの本体は中性子星？
現代の宇宙物理学は、奇妙で、しばしば物理学を覆すような奇妙な現象のワンダーランドです。これまでに提案された最も奇妙な天体のひとつに、中性子星と呼ばれるものがあります。
科学者によると、巨大な星の超新星爆発の後に残された物質が重力によって崩壊し、信じられないほど小さく、しかし質量密度の高い星が形成され、そのほとんどがぎっしりと詰まった中性子で構成されているそうです。
平均的な中性子星の大きさは半径10〜20km程度で、太陽の約1.5倍の質量があると考えられています。実際、NASAの公式ページによると、中性子星は非常に密度が高く、地球上ではティースプーン１杯で10億トンの重さになるといいます。
回転している中性子星は、細いビームを放出し、それが地球に向かって掃き寄せられ、放射線のパルスを受信すると言われています。
もしそのような信号の発信源が機械的に回転する灯台であるならば、それは信じられないほどの速さで回転しなければならず、時には歯医者のドリルよりもかなり速いこともあります。実際、今年の９月には、無線アンテナのネットワークを使って１秒間に707回転（42,000rpm）するパルサーを観測したことが報告されています。それに比べて一般的な小型ヘリコプターの回転翼の羽根は約450rpmでしか回転していません。
最も速く回転している中性子星の赤道は、光速の数分の一の速度で移動しているように見えます。飛び散らないために、また、その運命を避けるために、星は重力作用で元の直径のほんのわずかまで縮小しなければなりません。素粒子物理学や物質の電気的性質、重力の深刻な弱さを無視して、星は中性子で構成されていなければならないことを”発見”したのです。
電気工学の引退した教授であるドナルド・スコット博士は、この考え方に重大な異議を唱え要点を述べています。
「中性子だけで構成された陽子のない原子核や”電荷のない”原子は、これまでどの実験室でも合成されたことがなく、今後も実現することはないだろう。単独の中性子は14分以内に陽子と電子のペアに崩壊し、２個以上の中性子が集まった原子のようなものはほとんど瞬間的に飛び散る」
とはいえ、現在の宇宙物理学では、中性子星の存在は定説として扱われています。
最近、科学者たちは１億3000万光年離れたところにある２つの中性子星の間で、いわゆるコズミック・スマッシュアップcosmic smash up（宇宙の激しい衝突）を目撃したと主張しています。10億年前に２つのブラックホールが衝突して時空間に”波紋”を生み出したとされる重力波の検出と同様に、”中性子星の衝突”と言われている観測についても、科学メディアが懐疑的な見方をすることはありませんでした。
中性子星、プレスリリースが生み出した科学の定説
その前に、中性子星仮説の理論的根拠と、そのような天体が存在し得るかどうかを厳しく問う数々の発見について、さらに検討してみましょう。
信じられないほどエキゾチックな中性子星の仮説は、組み立てた後に観測によって検証された予測理論ではなかったことを忘れてはなりません。
この仮説は、1960年代にこぎつね座からの電波パルスという全く予想外の発見をきっかけに生まれたものです。1968年、世界的な宇宙物理学者であるトーマス・ゴールドが、パルスの発生源は高速回転する星であると提唱しました。近年、データが改善されたことにより、複数の”パルサー”が観測されており、もし宇宙物理学者が中性子星の存在を否定しようとするならば、このパルサーの存在が否定されることになります。
これまでのSpace Newsでは、見かけの明るさが絶対的な理論限界を指数関数的に超えるパルサーについて紹介してきました。2014年に太陽1000万個分の明るさで輝いているように見える、いわゆる中性子星の発見をお伝えしました。
この重大な発見は、Tech Timesの記事で次のように紹介されています。
「1200万光年の距離にある死んだ星が、エディントン限界を超える光を発していることがわかった。エディントン限界とは、物理学の法則で、物体の質量に応じて放出できる最大の明るさを示すものだ」
最近では、ESAのXMM-ニュートン衛星のデータを用いて、地球から観測された中で最も明るく、最も遠いパルサーを観測したことが報告されています。パルサーNGC 5907 X-1は、天体の明るさの理論的限界を1,000倍も超えていると言われています。
今年の初め、phys.orgはこのパルサーについて、
「１秒間に、太陽が３年半かけて放出するのと同じ量のエネルギーを放出している」と報告しました。
今回の成果を発表した論文の主執筆者は、
「この天体は、高光度星の “降着"プロセスに関する我々の現在の理解を大きく覆している。この天体は、降着する中性子星として考えられている最大値の1,000倍の明るさを持っているため、この天体が放出する膨大なエネルギーを説明するためには、我々のモデルに何か別のものが必要になる」と述べています。
※降着：降着円盤の中で重力によってより多くの物質、特に気体状の物質を引きつけることにより、粒子が重い天体へと集積すること。銀河、恒星、惑星など、ほとんどの天体は降着を経て形成された。とされています
これまでにも何度かご紹介してきましたが、 天文学者の故ホルトン・アープは、高赤方偏移のクエーサーと低赤方偏移の銀河との不調和な関連性をカタログに記録しています。
このような赤方偏移の誤認が原因で、天文学者は通常、宇宙空間にあり得ないほど巨大な、あるいは明るい物体を目にすることになります。また、中性子星と呼ばれるものは、パルサーの高エネルギーの放出に関する標準的な説明をすべて覆すものです。
2013年、欧州宇宙機関（ESA）のXMM-ニュートン衛星で作業する科学者たちは、パルサーの衝撃的なＸ線変動の観測結果を発表しました。この変動は、電波放射と反相関しています。調査責任者は、今回の発見について次のように述べています。
「……驚いたことに、この２つの排出量の間には逆の相関関係があるようだ。電波で最も明るいときにはＸ線で最も暗くなり、その逆の場合もある」
また、この中性子星は500万年前のものと考えられていますが、そのような年齢の天体が強力なＸ線を放出するはずがないので、研究チームは驚いています。この発見についての論文の筆頭作成者は、当時こう述べています。
「モデルを作っている人たちは、私たちがここで発見していることを考え直さなければならないだろう。これまでに論文として発表されたものを見ると、今のところ、この現象を説明できるものはない」
しかし、このような未解決の難解な問題は、メディアの炎上の余波を受けてすぐに忘れ去られてしまいます。天文学者の故ホルトン・アープは「プレスリリース（企業・組織が発表する公式文書）による科学」と表現しました。
これまでの連載で説明してきたように、巨大な電磁現象を巨大な重力でしか説明できない宇宙では、このような理論的な危機は避けられません。論理的にも証拠に基づいた非常に大きな反論があるにもかかわらず、制度的な科学はパルサーの機械的に回転する灯台の解釈に代わる理論を開発しようとはしていません。
プラズマ物理学と電気工学の分野には、別の有望な選択肢があります。
”回転体や灯台効果”か、それとも”放電”か
パルサーの閃光には、強力な雷が地球の電離層に引き起こす複雑な電波信号の方が似ていると言われています。Ｘ線から電波放射へと変化するパルサーは、標準理論では予測も説明もできません。
しかし、その両方を発生させることができる雷のような放電が発生源であっても不思議ではありません。実は、このアイデアは1995年に科学論文で提案されています。ロスアラモス研究所のアンソニー・ペラット博士と、共著者のケビン・ヒーリーによる「パルサー磁気圏の放射特性：観察・理論・実験」です。
ペラットとヒーリーは、標準的な灯台モデルでは説明できない十数個のパルサーの異常を調べました。彼らは書きました。
「……パルサーの電気力学を記述する自己矛盾のない理論はまだ存在しない」
研究チームは、電磁気のパーティクルインセル particle-in-cell・シミュレーションを用いて提案をしました。
「……磁気圏の円盤の磁場に沿った電流伝送路システムが観測された放射線の源であり、まだ説明されていないソースによる外部の波の励起であると考えられる」
このモデルでは、回転体や灯台効果は必要ありません。むしろ、星の近くで放電が起こり、それが磁力線に沿って外に向かって進み、星を取り巻く円盤状の物質にぶつかるというのが事実です。
その密度の高い物質と出会うところでは、一種の短絡が起こり、電気工学の理論でいう伝送ラインのように信号が反射されます。
ところが一方、宇宙物理学者は、パルサーの原子時計のような安定した周期性を説明するには、機械的に回転する灯台が唯一の方法だと考えています。
ペラットとヒーリーは、この現象を説明するのに十分な安定性を持つ電磁モデルを理論的、実験的に示しました。地球上で最も安定した振動を実現しているのが”イオントラップ ion trap”です。そのモデルは”パルサー表面・磁気圏の相対論的二重層 pulsar surface-magnetosphere relativistic double layer”を含む恒星のイオントラップのようなものです。二重層は、すべての電気を帯びた星で自然に形成されます。
パルサーは、相対論的な二重層を形成するのに十分な電力を持っていることが特徴です。重要なのは、ペラットとヒーリーの電磁パルサー実験でも、誘電体媒体の損失や放射光によるパルサーの緩やかな減速の特徴が見られたことです。さらに言えば、これは、突然のパルスの高速化やグリッチ glitches（電子回路の電圧の瞬間的な急上昇。中性子星で起きる突然のパルス間隔の乱れ）を示すもので、磁気圏の回路が短絡して伝送路が短くなり、パルス周期が短くなったり、パルス周波数が高くなったりします。信じられないような中性子星の “渦巻き（旋回する儀式）“は必要ありません。中性子星の形成は、星が超新星爆発で燃え尽きることを前提とした標準的な星の進化の理論に依存していることを強調しなければなりません。
科学的な発見は、これらの理論にとって非常に大きな問題であることがわかっています。実際、近日公開予定の”Space News”で報告するように、ますます驚くべき観測結果が出てきたことによって、超新星の標準理論による解決はありません。
2017年11月8日、phys.orgの記事でお伝えしたとおり
「星は爆発し、生き残り、50年以上経ってから再び爆発した」
「国際的な天文学者のチームは……50年の間に何度も爆発した星を発見した。ネイチャー誌に発表されたこの発見は、星の終末に関する既存の知識を完全に混乱させている……」
今回の発見に関する論文の筆頭執筆者はこう語っています。
「この超新星は、これまで知られていた超新星の仕組みを覆すものだった……」
しかし、このシリーズをご覧になっている方ならお分かりになると思いますが、宇宙のあらゆるスケールのあらゆる天体現象について、宇宙科学者がこのような告白をすることは、もはや日常茶飯事となっています。けれども、私たちは、コンセンサス理論の意味ある再評価や、真の代替案を模索する試みを待ち構えています。
”ありえない”発見に驚きを隠せない
重力で崩壊？ 回転している？ 死んだ星が輝く？
死にゆく星は重力で崩壊して、地球上ではティースプーン１杯で10億トンの重さになるような巨大な密度の中性子星になるのでしょうか？
機械的に回転している灯台は、Ｘ線から電波放射に切り替わりますか？
半径20kmの死んだ星は一般的な台所用ミキサーの刃の２倍近い毎分数万回転のスピードで回っているのでしょうか？
極小の死んだ星が”物理学の既知の法則”に反して、何千万もの生きた星の明るさで輝いているのでしょうか？
2017年の天体物理学は、まばゆいばかりの光景を見せてくれます。不可解なエキゾチックなものが文化的な規範となり、オッカムのカミソリ Occam’s razor の真の実践者は、頭がおかしい人や変人のレッテルを貼られます。
※オッカムの剃刀：できるだけものごとをシンプルに考えようという態度。反対に、出来るだけ物事を複雑にして人々を真実から遠ざけたいという現代の風潮の中では”ケチの原理”とか言い換えて否定的にとらえられている側面もあるようです。
「電気宇宙理論は現代科学が解明してきた宇宙のすべてと矛盾しています」だそうです。
宇宙で起きている他の幻想的な電磁現象と同様に、パルサーについても”宇宙では電気が何も起こさない”という全く通用しない考え方を持っていれば、非常にエキゾチックな説明が必要になります。脈動する電磁信号の発見は、巨大な重力が宇宙を支配していることを裏付けるものではなく、宇宙が電気的であることを裏付けるものです。
──おわり
最後までお読みいただきありがとうございました。