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sistema binario

4.8 sistema binario

Antecedentes y explicación real

Los sistemas binarios son importantes para la teoría especial de la relatividad por al menos dos razones : el argumento constancia luz y ausencia de aberración anormal en el caso de fuentes móviles.
Otra observación indirecta que implica la propagación de la luz se propuso por primera vez en 1913 por De Sitter .
Más del 50 % de todas las estrellas son considerados como formando sistemas de estrellas múltiples , algunos de ellos son lo suficientemente cerca para ser discernido con potentes telescopios .
La idea básica de De Sitter fue que si dos estrellas se orbitan entre sí y que ellos están observando desde el plano de su órbita mutua , las estrellas se mueven a veces hacia la Tierra rápidamente, ya veces de distancia . De acuerdo con una teoría de la emisión de este componente de la velocidad orbital debe ser sumado o restado de la velocidad de la luz . Como resultado , más de largo intervalo de tiempo necesario para la luz para llegar a la Tierra, los tiempos de llegada de la luz de acercamiento y retroceso de las fuentes serían muy diferentes .
Cuando una fuente de luz tiene una velocidad de u , por ejemplo en la dirección del eje x positivo - de acuerdo con la teoría balística la velocidad de la luz emitida en la misma dirección es c + u , donde c es la velocidad de la luz emitida por los una fuente de reposo . Teniendo en cuenta este sistema y un observador a una gran distancia D en el plano , la luz emitida por la estrella de los puntos A se hace observar, de acuerdo con la teoría del Ritz, después de un tiempo D / ( c + u) y la luz emitida desde B después el tiempo D / ( cu) .
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Figura 4.16 sistema estelar binario


Siendo T el tiempo de órbita media de la estrella ( de su trayectoria se considera circular), por lo que el intervalo de tiempo entre las dos observaciones es T 2 uD/c2 .
Si la estrella va en la segunda mitad de su período de B a A, entonces el intervalo de tiempo observado es T-2uD/c2 .
Ahora bien, si 2uD/c2 es del mismo orden de magnitud que T , a continuación, si la teoría balística fuera cierto , sería imposible de llevar las observaciones en acuerdo con las leyes de Kepler . Con todo binaria espectroscópica estrellas 2uD/c2 es ahora de hecho no sólo del mismo orden de magnitud que T, pero probablemente en la mayoría de los casos, incluso mucho más grande . Se toma , por ejemplo, u = 100 km / s , T = 8 días, = 33 años ( es decir, un paralaje de 0,1 "), entonces uno tiene aproximadamente T-2uD/c2 ≈ 0 . Todas estas dimensiones están en una orden con las más conocidas estrellas binarias espectroscópicas .
La existencia de las estrellas binarias espectroscópicas y de la circunstancia de que ... en la mayoría de los casos la velocidad radial observada completamente convierte representado por el movimiento de Kepler es por lo tanto una fuerte prueba de la constancia de la velocidad de la luz.
El argumento de De Sitter predice la aparición del fantasma estelar y la distorsión de las órbitas de las estrellas dobles .
Algunas de las nuevas teorías señalan las modificaciones de velocidad de la luz debido al medio interestelar . Este medio servirá para que la velocidad de la luz constante de larga distancia . El efecto está relacionado con la frecuencia de la luz , por lo que para la luz visible independiente de la velocidad inicial, el observador medirá la misma velocidad de la luz en el medio interplanetario .
Los experimentos hechos en rayos X y rayos gamma ( Brecher , 1977 ) , con una distancia de extinción mucho mayores muestra que la velocidad de luz es , independiente de la velocidad de origen " .

explicación propuesta
El Internet es una gran fuente de información así que voy a empezar con uno últimas noticias acerca de los sistemas binarios : , , astrónomos del Laboratorio de Ciencia Espacial Mullard ( MSSL ), junto con un colega de Finlandia han descubierto un sistema binario estelar en la que las dos estrellas son que orbita alrededor de la otra cada 5 minutos. Un grupo separado en Roma también hizo este descubrimiento independiente al mismo tiempo . Este objeto establece el récord como el más rápido binario conocido y mejor que el poseedor del récord anterior en 5 minutos. "
Para cualquier astrónomo experimentado dicho período debe dar algunos problemas de interpretación , ya que es casi imposible tener esos períodos reales , lo que se traducirá en una estrecha distancia entre las estrellas y una velocidad orbital mayor que 10.000 kilometros / hora .
Como curiosidad , es muy extraño lo visual y cercano a la estrella binaria Tierra tiene períodos de revolución en el rango de diez años y lejos de sistemas binarios ( espectroscópica o eclipsando ) presenta menor período de la revolución , por lo general períodos de unos días o incluso más pequeños. Un estudio estadístico sobre el tema revelará algo extraño . Probabilidad de una estrella a tener un período más pequeña es directa relacionada con la distancia a la Tierra.
El inicio explicación propuesta por fenómenos de aberración temporal ya se ha explicado en el capítulo anterior . Vamos a considerar un sistema binario y vamos a ver cómo el ejemplo general es apropiado en este caso particular.
Para simplificar la discusión de la estrella central se considera fijo en relación con observador situado en la Tierra y los otros componentes gira en un círculo como en la figura 4.17 . Complementario consideremos que los fotones se generan en ambos estrellas , debido a los procesos atómicos , con el mismo , nacido " velocidad c . La interacción de estos fotones con medio interplanetario durante el viaje hasta el observador se descuida .
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Figura 4.17 sistema estelar binario

En la imagen la distancia de estrella central a observador es d y la distancia entre los componentes del sistema binario es r .
La única información que se considera confiable en la astronomía actual recibida del sistema binario , y sobre esta información, toda la teoría se construyó está relacionada con el período de tal sistema binario.
Pero representan el período medido de sistema binario de información confiable ?
Con el fin de establecer el período de sistema binario vamos a considerar un reloj en la estrella S y en el tiempo t = 0 la posición de la estrella se alinea con respecto al observador , como en la figura 4.18 .

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Figura 4.18 Estrella P Eclipse estrellas S

Un fotón emitido desde compañero P durante el eclipse en la dirección del observador ( un caso detalle ) nunca alcanzará el observador O. Esto es debido a la composición clásica de la velocidad de estrella y la velocidad de fotones , e incluso el ángulo es pequeño , la distancia d es grande ( cientos de años luz común ) , el fotón va a seguir otra dirección y llegará a un punto en alguna parte delante del observador.


Con el fin de ser captura por el observador situado en O , el fotón de acompañante debe ser emitida bajo un ángulo mayor que π / 2 como en el caso b ) , y después de la composición clásica de velocidades , la dirección final debe ser paralela con la línea SPO . El ángulo de Convertidor catalítico depende de la velocidad orbital de la estrella y se puede calcular muy fácil . Pero tales fotón tendrá una velocidad modificada en la trayectoria ( C ' ) y esta velocidad es inferior a , , nació " velocidad ( c ) .
El tiempo necesario para que el fotón para llegar en el punto O será:

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Si el observador en O considera que fotón viaja con velocidad c , una apreciación errónea de tiempo de viaje se hará .
Después de un período de media , el compañero llega en el punto opuesto de la órbita y en este caso S está eclipsando P.
Desde un punto de vista corpuscular , debido a la composición de velocidades , se observa el eclipse , no cuando se emite un fotón en paralelo con la dirección de PSO , pero cuando la velocidad resultante se dirige paralelo con EP como en la figura 4.19 - b .
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Figura 4.19 Estrella S Eclipse estrellas P

Hasta aquí nada especial parece aparecer . Pero, ¿qué será el tiempo necesario para que la luz viaje desde P a O en este caso?
Para el intervalo de PS ( radio de la órbita ) , será necesario un tiempo igual a : binary02

Sin embargo, para el intervalo de SO luz viajará con velocidad c , debido al hecho de que S es estacionaria para el observador , por lo que no es :

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Para el segundo eclipse, la transferencia de información hasta observador se realizará con una velocidad mayor y modificado . El tiempo total de información que llega al observador será :

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En la práctica d >> r y por lo tanto aparece un efecto agradable. Porque desde el segundo eclipse de más rápido que desde el primer eclipse aparece la información de viajes en un fenómeno de la aberración tiempo. Se evita que se utilizará el término , la contracción del tiempo " porque no hay efecto. Si un reloj va más rápido o va lento no significa una contracción de tiempo o la dilatación del tiempo , es sólo un problema del reloj. Aquí existe el mismo problema , el reloj va irregular , en relación con nuestras expectativas . Destaco este aspecto , ya que sólo la transferencia de información hasta el observador se ve afectada.
Si suponemos que el tiempo real de la estrella compañera es TP , el observador medirá un periodo más pequeño para que la real . La diferencia entre el verdadero período de TP y se midió un TP , aumentará con la distancia al sistema binario y también con la velocidad relativa de movimiento de los componentes binarios . Por lo tanto , no existirá sistema visual binaria con periodo de una hora o minuto , pero habrá un porcentaje apreciable de espectroscópica o un eclipse binarios con esos pequeños períodos.
Según el modelo propuesto , el periodo de la revolución de estrellas en el sistema binario debe ser , generalmente , del orden de décadas y sólo en casos especiales puede ser del orden de años . El periodo de medida a partir de un observador situado a alta distancia se ve afectada por la velocidad de transferencia de información y no se corresponde con la realidad . Todos los períodos de medición de estrellas binarias deben ser corregidas a fin de obtener el verdadero período de movimiento.
En caso extremo es posible tener para el segundo eclipse, un tiempo de viaje hasta el observador más pequeño en comparación con el primer tiempo de eclipse. Pero estos son casos especiales.
En casos reales hay otros dos factores de interferencia que afectan a este tiempo aberración , es decir , el movimiento de la estrella primaria y la materia interestelar. El movimiento simultáneo de la estrella primaria puede ser fácil contar y segundo factor se describe en el experimento de Fizeau y en el libro óptica.
La sentencia hecha por De Sitter es correcto en principio, pero el período de movimiento no es la correcta . Si en el ejemplo original en lugar de un período de 8 días de la época de año o década se tiene en cuenta , por supuesto, no habrá doble imagen u otro efecto .
Esto no significa que la trayectoria observada de estrellas binarias visuales corresponden con la real. Por supuesto, es vaga idea de hablar de la trayectoria en caso de estrellas binarias . Con el mosto telescopios Realización de una estrella binaria se ve bajo un ángulo de unos segundos de arco y es bueno si los componentes son separables en el campo visual. En el mismo tiempo, no hay posibilidad de observar una estrella en los puntos indicados por cálculo de Sitter , más precisamente, cuando un fotones emitidos por la estrella giratoria tiene velocidad máxima o mínima respecto a la Tierra . El análisis detallado de las estrellas binarias se hará en un estudio más relacionado con la astronomía , porque es más un problema de la astronomía y no de la relatividad.

 

4.8 BINARY STAR SYSTEM

Background and actual explanation

Binary systems are important for special theory of relativity for at least two reasons: light constancy argument and absence of abnormal aberration in case of moving source. 
Another indirect observation involving the propagation of light was first proposed in 1913 by De Sitter. 
More than 50% of all the stars are considered as forming multiple star systems, some of them are near enough to be discerned with powerful telescopes. 
De Sitter's basic idea was that if two stars are orbiting each other and we are observing them from the plane of their mutual orbit, the stars will be sometimes moving toward the Earth rapidly, and sometimes away. According to an emission theory this orbital component of velocity should be added to or subtracted from the speed of light. As a result, over long interval of time necessary to the light to reach the Earth, the arrival times of the light from approaching and receding sources would be very different. 
When a source of light has a speed of u, say in the direction of the positive x axis - according to the ballistic theory the speed of the light emitted in the same direction is c + u, where c is the speed of light emitted by a resting source. Considering such system and an observer at a great distance D in the plane, light emitted by the star from points A becomes observed, in accordance with the theory of Ritz, after a time D/(c+u) and light emitted from B after the time D/(c-u). 
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Figure 4.16 Binary star system


Being T the half orbit time of the star (its path is considered circular), so the time interval between the two observations is T+2uD/c2 . 
If the star goes in the second half of its period from B to A, then the observed time interval is T-2uD/c2 . 
Now if 2uD/cis of the same order of magnitude as T, then if the ballistic theory were true, it would be impossible to bring the observations into agreement with the Keplerian laws. With all spectroscopic binary stars 2uD/c2 is now indeed not only of the same order of magnitude as T, but probably in most cases even much larger. One takes e.g. u=100 km/sec, T = 8 days, =33 years (i.e. a parallax of 0.1"), then one has approximately T-2uD/c2≈0 . All these dimensions are on an order with the best known spectroscopic binary stars. 
The existence of the spectroscopic binary stars and the circumstance, that...in most cases the observed radial velocity completely becomes represented by the Keplerian motion is thus a strong proof for the constancy of the speed of light. 
The De Sitter argument predicts the appearance of stellar ghost and the distortion of the orbits of the double stars.
Some new theories point out the modifications of speed light due to the interstellar medium. This medium will act in order to make the speed of light constant for long distance. The effect is related to the light frequency, so for visible light independent on the initial speed, the observer will measure the same speed of light in interplanetary medium.
The experiments made at x-rays and gamma rays (Brecher, 1977), having a extinction distance much greater shows that light speed is ,,independent on the source speed”.

Proposed explanation
The internet is a huge source of information so I will start with one latest news about binary systems: ,,Astronomers at the Mullard Space Science Laboratory (MSSL) together with a colleague in Finland have discovered a stellar binary system in which the two stars are orbiting around each other every 5 minutes. A separate group in Rome also made this discovery independently at the same time. This object sets the record as the fastest known binary and beats the previous record-holder by 5 minutes” .
For any experimented astronomer such period should give some problems of interpretations because it is quite impossible to have such real periods; this will mean a close distance between stars and an orbital speed greater then 10000 km/hour. 
As curiosity, it is very strange how visually and close to Earth binary star has periods of revolution in range of tenth of years and far away binary systems (spectroscopic or eclipsing ) presents lower period of revolution, generally periods of few days or even smaller. A statistical study about the subject will reveal something strange. Probability of a star to have a smaller period is direct related to the distance to Earth. 
The proposed explanation start from temporal aberration phenomena already explained in the previous chapter. Let’s consider a binary system and let’s see how general example is fitting on this particular case. 
In order to simplify the discussion the central star is considered stationary relative to observer situated on Earth and the other components revolves on a circle like in fig 4.17. Supplementary let’s consider that photons are generated on both stars, due to the atomic processes, with the same ,,born” speeds c. The interaction of these photons with interplanetary medium during the trip up to observer is neglected.
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Figure 4.17 Binary star system

In the picture the distance from central star to observer is d and the distance between components of binary system is r. 
The only information considered reliable in actual astronomy received from binary system, and on this information, the entire theory was build is related to the period of such binary system. 
But represent the measured period of binary system reliable information?
In order to establish the period of binary system let’s consider a clock on the star S and at time t=0 the position of star is aligned relative to observer like in fig 4.18.

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Figure 4.18 Star P eclipse star S

A photon emitted from companion P during the eclipse in the direction of observer (detail case a) will never reach the observer O. This is due to the classical composition of star speed and photon speed, and even the angle is small, the distance d being large (hundreds of year light commonly), the photon will follow another direction and will reach a point somewhere in front of the observer.


In order to be catch by the observer situated in O, the photon from companion must be emitted under an angle greater then π/2 like in case b), and after the classical composition of speeds, the final direction must be parallel with SPO line. The angle of emmision depends on the orbital velocity of star and can be calculated very easy. But such photon will have a modified speed on trajectory (c’) and this speed is less then ,,born” speed (c). 
The time necessary for the photon to arrive in point O will be :

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If the observer in the O considers that photon is traveling with speed c, a faulty appreciation of traveling time will be made.
After a half period, the companion arrives in opposite point of orbit and in this case S is eclipsing P.
From a corpuscular point of view, due to the composition of speeds, the eclipse is observed, not when a photon is emitted parallel with PSO direction, but when resultant speed is directed parallel with PS like in fig 4.19-b. 
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Figure 4.19 Star S eclipse star P

Until here nothing special seems to appear. But what will be the time necessary for light to travel from P to O in this case? 
For the interval PS (radius of orbit) it will be necessary an time equal with:binary02

But for the interval SO light will travel with speed c, due to the fact that S is stationary to the observer, so there is:

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For the second eclipse, the transfer of information up to observer will be made with a modified and greater speed. The total time of arriving information at observer will be:

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In practice d >> r and consequently a nice effect appear. Because from the second eclipse the information travel faster then from the first eclipse a phenomena of time aberration appear. It is avoided to be used the term ,,time contraction” because there is not such effect. If a clock is going faster or is going slow it does not mean a time contraction or time dilation, it’s only a clock problem. Here there is the same problem; the clock is going irregularly, relative to our expectations. I highlight this aspect, because only the transfer of information up to observer is affected. 
If we suppose that real period of companion star is TP, the observer will measure a smaller period TO than the real one. The difference between the real period TP and measured one TP, will increase with the distance to the binary system and also with the relative speed of binary components movement. Therefore, there will not exist visually binary system with period of one hour or minutes, but there will be an appreciable percent of spectroscopic or eclipse binaries with such small periods. 
According to proposed model, the period of revolution of stars in binary system must be, generally, on the order of decades and only in special cases can be on the order of years. The measured period from an observer situated at high distance is affected by the speed of transfer on information and does not correspond with reality. All measured periods of binary stars must be corrected in order to obtain the true period of motion. 
At extreme case it is possible to have for the second eclipse, a smaller traveling time up to observer in comparison with first eclipse time. But these are special cases. 
In real cases there are another two interference factors affecting this time aberration, namely, movement of primary star and interstellar matter. The simultaneous movement of primary star can be easy counted and second factor will be described at Fizeau experiment and in the optic book.
The judgment made by de Sitter is right in principle, but the period of motion is not correct. If in his original example instead of a period of 8 days a period of years or decade is taken into consideration of course there will be no double image or another effect. 
This does not mean the observed trajectory of visually binary stars correspond with the real one. Of course it is vague idea to speak about trajectory in case of binary stars. With the must performing telescopes a binary star is seen under an angle of few arc seconds and it is good if the components are separable in visual field. In the same time there is no possibility to observe a star in points indicated by de Sitter calculus, more precisely when a photons emitted by revolving star has maximum or minimum speed relative to Earth. The detailed analysis of binary stars will be made in further study related to astronomy, because it’s more a problem of astronomy and not of relativity.

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