Пътуване по-бързо от светлината може да обясни мистериозни сигнали от космоса

В далечен ъгъл на Вселената нещо пътува по-бързо от светлината. Не, законите на физиката не се нарушават: Все още е вярно, че нищо не може да пътува по-бързо от светлината във вакуума на празното пространство. Но когато светлината пътува през материя, като междузвезден газ или бульон от заредени частици, тя се забавя, което означава, че друга материя може да я изпревари. И това може да обясни странната симетрия на пулсации идващи от едни от най-енергийните светлини във Вселената, наречени изблици на гама-лъчи.

Тези изблици – ярки проблясъци на светлина от гама-лъчи, които идват от далечни галактики – се образуват, когато масивните звезди се сринат или когато се сблъскат ултра плътни неутронни звезди. Тези катаклизми изпращат скоростни струи гореща, заредена плазма през космоса. Но тези сигнали имат странна симетрия и причината за това, все още е загадка.

„Избухването на гама-лъчите не става ярко, а след това да се затъмнява в постоянен ритъм, а вместо това представлява нещо като трептящ модел“, заявява Джон Хакила, астрофизик от колежа в Чарлстън, Южна Каролина.

Хакила работи над този пъзел от години. Сега той и сътрудниците му вероятно имат отговор: плазмата, пътуваща ту по-бавно, ту по-бързо от скоростта на светлината, може да обясни този трептящ модел, както съобщават авторите в статия, публикувана в The Astrophysical Journal. Ако са прави, това може да помогне да се разбере какво всъщност произвежда тези гама-лъчи.

„Смятам, че това е голяма стъпка напред, която свързва мащабните явления в плазмата с нашите мащабни наблюдения“, каза Дитер Хартман, астрофизик от университета в Клемсън, който не е участвал в изследването.

През последните няколко години Хакила установява, че гама-излъчванията имат малки колебания в яркостта на върха на цялостното си избухване и затъмняване. Ако се извадят най-ярките и най-затъмнените пикове, остават поредица от по-малки върхове – един основен пик с по-малки пикове в яркостта преди и след основния връх. И този модел е странно симетричен. Ако „сгънете“ шаблона върху основния връх и разтегнете едната страна, двете страни съвпадат забележително добре. С други думи, светлинният модел на пулса на гама-лъча загатва за набор от огледални събития.

„Каквото и да се случи от предната страна, преди яркия пик, се случва и от задната страна, след него“, казва Хакила. „Досега тези събитията се знаеха, че се случват в обратен ред.“

Въпреки че астрономите не знаят каква е причината за излъчване на гама-лъчи в мащаба на частиците, те са доста сигурни, че това се случва, когато струи плазма, пътуваща със скорост близка до скоростта на светлината и взаимодействаща с околните газове.

Хакила се опитва да изясни как тези ситуации могат да правят симетрични светлинни импулси, когато разбира за Робърт Немиров, астрофизик от Мичиганския технологичен университет. Немиров изучава какво се случва, когато обект пътува през заобикаляща го среда по-бързо от светлината, която излъчва, наречена свръхлуминално движение.

В предишни изследвания Немиров установява, че когато такъв обект преминава от пътуване по-бавно от светлината към движение по-бърз от светлината, или обратното, този преход може да предизвика явление, наречено удвояване на релативистичния образ. Немиров се пита дали това може да обясни симетричните шарки, които Хакила открива в пулсиращите импулси от гама-лъчи.

И така, какво точно е „релативистичен образ?“ Представете си лодка, създаваща вълнички, докато се движи през езеро към брега. Ако лодката пътува по-бавно от вълните, които създава, човек, стоящ на брега, ще види пулсациите предизвикани от лодката, да се удрят в брега в реда, в който лодката ги е създала. Но ако лодката пътува по-бързо от вълните, които създава, тя ще изпревари първата вълна, която създава, само за да създаде нова пулсация пред нея и така нататък. По този начин новите пулсации, създадени от лодката, ще достигнат брега по-рано от първите вълни, които е създала. Човек, стоящ на брега, ще види пулсациите, които удрят брега по ред, обърнат във времето.

Същата идея важи и за гама-избухванията. Ако причината предизвикала избухването на гама лъчи се движи по-бързо от светлината, която излъчва през газа и материята, която я заобикаля, ще видим схемата на излъчване в обратен хронологичен ред.

Хаккила и Немиров разсъждават, че това може да представлява половината от симетричния пулс на избухване на гама лъчи. Но какво ще стане, ако материалът първо пътува по-бавно от скоростта на светлината, а след това се ускорява? Или ако започне да се движи бързо, а след това се забави? И в двата случая можем да видим излъчването както в хронологичен ред, така и в обратно хронологичен ред веднага един след друг, правейки симетричен импулсен модел като симетричните пикове, наблюдавани при изблици на гама-лъчи.

Към този пъзел все още липсват парчета, обаче. От една страна, изследователите все още не знаят какво причинява тези изблици в скалата на частиците. Но този предложен модел дава на изследователите една малка улика в опита да намерят крайната причина за избухванията на гама-лъчи, казва Хартман.

Публикувано в изданието Live Science.