Необычные свойства быстрого рентгеновского Барстера.

V.A.Lefebvre, Yu.N.Efremov

POSSIBLE ANALOGUES OF COGNITIVE PROCESSES IN THE PATTERNS OF X--RAY VARIABILITY OF THE RAPID BURSTER.


http://xxx.lanl.gov/abs/astro-ph/9808057
представлено к публикации в Journal British Interplanetary Society, 1998.

Рентгеновский источник MXB 1730-335 - один из 125 известных мало массивных рентгеновских двойных звезд. Примерно у 50 из них вспышки (тип I) связаны с термоядерной активностью на поверхности нейтронных звезд, что приводит к рентгеновскому излучению. Уникальная особенность MXB 1730-335, которая послужила причиной его названия Быстрый Барстер (ББ), состоит в том, что он производит быстрые повторяющиеся рентгеновские вспышки, имеющие некоторые регулярные структуры. Активность его носит периодический характер и длится от 2 до 6 недель с интервалами около 6 месяцев. Подобные вспышки (тип II) в последнее время найдены также и у других рентгеновских звезд (GRO J1744-28), но у них пока не обнаружено столь сложного поведения, как у ББ. Авторы обращают внимание на определенные черты сходства рентгеновской активности ББ с характеристиками активности, изучаемыми в психологии.

Различные вспышки ББ имеют разную длительность, однако профили их подобны. Если нормировать длительность вспышки по отношению к интервалу между двумя пиками, то получается инвариантный нормированный профиль, обладающий следующими свойствами.

  1. Высота пиков образует двойную геометрическую прогрессию: одна прогрессия для нечетных пиков и другая для четных пиков с одним и тем же показателем прогрессии =0.57; временные интервалы между четными и нечетными пиками образуют ту же геометрическую прогрессию с тем же показателем 0.57.
  2. В спектре мощности коротких (менее 25 сек.) вспышек отношение центральных частот спектральных пиков приблизительно постоянно для всех вспышек и равно 1.59, что близко к золотому сечению F=(+1)/2=1.618. При этом, если отбросить наблюдения с большой ошибкой и оставить только наблюдения со средней квадратической ошибкой , не превышающей 0.02, то отношение частот увеличивается до 1.61, то есть согласие с золотым сечением становится более выраженным.

    Двойная геометрическая прогрессия и золотое сечение появляются совместно в построенной ранее В.Лефевром формальной модели субъекта, способного проводить последовательные акты саморефлексии. Было показано, что эта модель может быть описана с помощью системы тепловых машин. Температуры резервуаров образуют убывающую геометрическую прогрессию. Каждая последующая машина берет из горячего резервуара ровно столько тепла, сколько передала в него предыдущая и производит работу равную "потерянной" работе предыдущей машины, то есть разнице между максимальной работой, которую могла бы произвести эта машина (если бы она была обратимой), и фактически произведенной ею работой. В такой системе коэффициент полезного действия всех машин с нечетными номерами равен к.п.д. первой машины, а коэффициент полезного действия всех машин с четными номерами равен к.п.д. второй машины. То есть к.п.д. машин формирует дополнительный ряд x1, x2, x1, x2 ...

    Работа, произведенная этими машинами образует двойную геометрическую прогрессию:

      с нечетными номерами (n=2k+1): W2k+1=W1(T2/T1)k,
      с четными номерами (n=2k+2): W2k+2=W2(T2/T1)k,
    где T1 и T2 - температуры 1-ого и 2-го резервуаров соответственно и k=0,1,2,3, ...

    В рамках психологической модели рефлексии машина 1 есть теоретический аналог субъекта S1, машина 2 - аналог отображения себя субъектом S1 или "образ себя" (S2) у субъекта S1. Последующие машины представляют иерархию отображений себя S3, S4, ..., Sn, являющуюся результатом последовательных актов саморефлексии. Аналогом чувств в этой модели являются мощности машин. Работа W1, произведенная машиной 1, соответствует интенсивности чувства, которое испытывает субъект S1. Работа, произведенная последующими машинами, соответствует иерархии осознаваемых образов этого чувства: W2 - соответствует тому чувству (той интенсивности испытываемого чувства), которое субъект "видит" (или осознает) в себе; W3 - соответствует чувству, которое "видит" не сам субъект, а его "образ себя" и т.д. Величина x1 соответствует стимулу активности субъекта, т.е. воздействию, с которым окружающая среда (мир) вынуждает его сделать тот или иной выбор, а x2 - познавательный образ этого стимула, или представление субъекта о том, с какой силой мир диктует ему сделать этот выбор. В тех случаях, когда отсутствуют объективные критерии выбора, x1 = 1/2, x2 = 1/F = 0.618 ... Субъект в этом случае не выбирает случайно между двумя альтернативами, что должно было бы приводить к равным вероятностям выбора альтернатив, а выбирает согласно правилу золотого сечения: одна из альтернатив выбирается с вероятностью 0.618, а другая - с вероятностью 1 - 0.618 = 0.382. Этот вывод модели подтверждается психологическими экспериментами и позволяет объяснить ассиметрию человеческого выбора.

    Активность ББ может быть интерпретирована в рамках рассмотренной модели субъекта как аналог познавательных процессов рефлексии. Последовательность пиков ставится в соответствие с рядом машин, первая машина соответствует первому пику, вторая - второму пику и т.д. Последовательность высот пиков h1, h2, h3 ... соответствует ряду величин работы W1, W2, W3 ..., проделанной этими машинами. Связь между последовательностью машин и параметрами и дается уравнением T2/T1= и W1/W2=. Отношение между W1, W2 и W3 пропорционально величинам: x1, (1-x1)x2, (1-x1)(1-x2)x1. Величины x1 и x2 связаны с и следующей системой уравнений:

      (1-x1)(1-x2)=,
      [(1-x1)x2]/x1=

    В наблюдениях 1983 =0.57, =0.81. Решая систему уравнений (1), получаем x1=0.238 и x2=0.252. В наблюдениях 1984 =0.57, =0.77, x1=0.243 и x2=0.247. Эти данные могут быть интерпретированы как доказательство того, что в наблюдательный период 1983-84 гг., величины x1 и x2 оцениваются как 0.25. При x1=x2=0.25 точные величины наблюдаемых параметров =(9/16)=0.5625 и =(3/4)=0.75. Для x1=x2 двойная геометрическая прогрессия обращается в регулярную с общим отношением (в этом случае = 2). Равенство коэффициентов машин с нечетными и четными номерами предполагает важную интерпретацию в рассматриваемой модели, а именно: субъект, который моделируется с помощью такого ряда машин имеет правильную саморефлексию.

    Обсуждается, что может означать связь между высотами пиков и величиной работы, произведенной системой тепловых машин. Возможны два варианта:

    1. пики генерируются непосредственно некоторым физическим процессом, который работает аналогично цепи тепловых машин;
    2. форма профиля есть специальный сигнал, содержащий информацию о познавательном процессе связанном как с двойной геометрической прогрессией, так и с золотым сечением. Во втором случае физический механизм, генерирующий наблюдаемый профиль вспышки может быть существенно различным. Второй вариант представляется более вероятным, так как высоты пиков напрямую не связаны с энергией, излучаемой ББ, поскольку рассматривается некий осредненный нормированный профиль вспышки.

    Подобие параметров некоторых процессов, проявляющихся в ББ, с определенными явлениями изучаемыми познавательной психологией, указывает на возможность внутренней схожести между активностью ББ и человеческой познавательной способностью.

    Каждый новый сет наблюдений ББ обнаруживает новые загадочные особенности. Например, Dottani и др. нашли 5-ти герцовые квазипериодические колебания у вспышек II типа, которые очень сильны в течение начального пика, отсутствуют во втором пике и снова сильны в третьем пике. Эти колебания могут быть описаны как периодические с периодом изменяющимся до 25% в течении вспышки; изменения периода также периодические. Колебания как бы "знают", какая у них частота. Как заметил Kawai, и временной инвариант профилей вспышек II типа так же показывает, что в начале вспышки "система знает, как долго вспышка собирается продолжаться". Аналогичные явления свойственны человеческой познавательной деятельности, как, например, в спонтанной речи: начало данной структуры предложения зависит от финальной структуры этого предложения, взятого как целое.

    ББ расположен в шаровом скоплении Liller 1 на расстоянии около 10 кпс от Солнца. Учитывая некоторую неопределенность в определении расстояния до скопления, он может находиться значительно ближе к центру Галактики. В любом случае местонахождение ББ в шаровом скоплении указывает, что его возраст около 15 млрд. лет.

    Недавно обнаружен радиоисточник вблизи ББ. Поведение радиоисточника (вкл/выкл) коррелировано с соответствующим поведением (вкл/выкл) рентгеновского излучения с вероятностью случайного совпадения 1.6%. Авторы отмечают, что координаты радиоисточника точно совпадают с центром скопления, а ББ сдвинут от него на 8 секунд, что составляет 4-5.6 среднеквадратической ошибки определения положения источника. Это делает ситуацию даже более привлекательной с точки зрения гипотезы артефакта.