宇宙空間の波長分散

質問

パルサーなどの天体は非常に遠方あり、観測される光量がパルス状に点滅しているそうですが、パルスの位相は波長によってずれは無いのでしょうか？
例えば、短い波長の光のみを透過するフィルターを通してみたパルスと、
長い波長のみを透過するフィルターを通してみたパルスとで、
パルスの立ち上がりのタイミングに”ずれ”は無いのでしょうか？
宇宙空間の波長分散である、この”ずれ”について、
観測例等がございましたら、教えて下さい。
よろしくお願いいたします。

回答No.4

satoumasaru · ベストアンサー

補足をされていらっしゃったんですね。気づくのが遅れ、回答が遅れたことをお
わびします。

> 星間物質あるいは宇宙空間そのものの特性により、パルサーで同時に発生した
> Ｘ線と電波では、地球に到達する時間に僅かなずれがあるのでは？（例えばＸ
> 線の方が電波よりも早く到達する、あるいはその逆） と思ったものですから。

光（電磁波を含めた広い意味）の速度のずれはありません。特殊相対論の公理と
して「真空中の光速度不変」というものがあります。波長により速度が変わるよ
うなことは、現段階では観測されていません。

> 光についてもパルスが観測されているのでしょうか？
> つまり光学望遠鏡で観測しても点滅していると理解してよろしいのでしょうか？

はい、約１／３０秒で点滅していることが観測されています。

お礼

ご回答、どうもありがとうございました。

なるほど、わずかな星間物質では、波長分散が観測できるほど伝播光に影響を与えることはないということですね。
もしも観測できれば、パルサーまでの距離に関する情報が得られるのでは、と考えたものですから。

おかげさまで、疑問がすっきり解決しました。
本当にどうもありがとうございました。

回答No.3

satoumasaru

パルサーの周期的なパルス状の点滅は、中性子星の猛スピードの回転が
原因といわれています。この回転エネルギーが何らかのシステムにより
光エネルギーに変換されていますが、この具体的なプロセスについては
まだ研究途上でしょう。回転速度がそのまま、パルスの点滅速度である
ならば、波長によってずれがあるとは考えにくいですね。

地球に近いパルサーで言えば、カニ星雲の中心部のパルサーがあります
が、少なくとも電波と光に位相のずれがあるという報告はありません。

補足

ご回答ありがとうございます。
ちょっと誤解があるようですので補足させて頂きます。
パルスの発生過程での位相のずれではありません。
パルサーから地球まで電磁波が伝播した際に生じるずれのことです。

星間物質あるいは宇宙空間そのものの特性により、パルサーで同時に発生したＸ線と電波では、
地球に到達する時間に僅かなずれがあるのでは？（例えばＸ線の方が電波よりも早く到達する、あるいはその逆）
と思ったものですから。

かに星雲の観察について質問なのですが、
光についてもパルスが観測されているのでしょうか？
つまり光学望遠鏡で観測しても点滅していると理解してよろしいのでしょうか？

回答No.2

First_Noel

御意図と合いますかどうかですが，理想的にδ関数のパルスとみなせば，
周波数成分は全て含まれますので，ずれはないのでは？と思います．

補足

ご回答ありがとうございます。
おっしゃる通りδ関数的であれば広い周波数成分を持つと思います。
この場合にはパルスですので元々のキャリア周波数をｆ０、パルスの繰り返し周波数をｆｍとすれば、
スペクトルは
ｆ０＋Ｎ・ｆｍ　　（Ｎは整数）
の位置に強度を持ちます。
このように広いスペクトルを持つからこそ、
分散の影響がでるのでは？
と思ったのです。

例えば光ファイバーに光パルスを入れると、入れた時のパルスがきれいな幅の狭いものであったとしても、
光ファイバーの出口でそのパルスを観測するとパルスは広がってしまいます。
これは光の周波数によって出口への到達時間が異なるために、
つまりファイバーの分散のために信号が変形する現象です。

宇宙空間と言えども水素分子等の星間物質の存在がパルサーからの電磁波に分散を与え、
そのためにパルサー近傍では鋭いパルスだったものが地球で観測すると広がって観測されるのでは？
さらにその分散（つまりは到達時間のずれ）からパルサーまでの距離が求められるのでは？
と思ったものですから。

回答No.1

mmky

回答がないようですのでアドバイスまで
パルス位相までとなるととんでもなくわからないのですが、
地上以上にｘ線などの観測が正確に出来るのはハッブル望遠鏡
ですから、アメリカサイトや日本サイトでハッブル望遠鏡で
検索されるのが良いのではないかと思います。
参考にならないかもしれませんが、
アドバイスまで

お礼

さっそくのご回答ありがとうございます。
私もいろいろと検索してみたのですが、
パルス到着時間の波長依存性に関する記事は見つけられませんでした。
もしかしたら観測が困難なのでは？
と思ってもいます。
また何かアドバイスがございましたら、ご指導下さい。
ありがとうございました。