Свръхсветлинни „ударни вълни” ще помагат в изучаването на Вселената

Ако вземем достатъчно мощна лазерна показалка и я „прекараме“ по Луната толкова бързо, колкото е възможно, то петното светлина от показалката ще се движи по повърхността на нашия спътник със скорост, превишаваща светлинната.

Такова явление е възможно поради това, че светлинното петно не притежава маса, благодарение на което не се нарушава нито едно от положенията на специалната теория на относителността на Айнщайн.

И наскоро Робърт Немироф, професор по физика от Мичиганския технологичен университет, е предложил начин за практическото използване на този физичен куриоз за изучаването на космически обекти и явления, протичащи в необозримите дълбини на Вселената.

Когато петното светлина, движещо се със скорост, приблизително равна на светлинната, преминава по неравна повърхност, то ту се ускорява, ту се забавя, многократно преминавайки през условна „светлинна бариера“, създавана от фотонните ударни вълни, в които е заключена информацията за тримерната форма на разсейващия светлината обект.

Физиката на възникването на фотонни ударни вълни доста прилича на физиката на възникването на звукови ударни вълни при преодоляването на звукова бариера от дадено тяло.

Но фотонните ударни вълни могат да възникнат при преминаването на петно светлина по повърхността на Луната, по повърхността на астероиди и далечни космически обекти, като например газово-прахови облаци, осветявани от лъчите светлина на бързовъртящи се пулсари.

„Ако се научим да улавяме следите от тези фотонни ударни вълни и да разшифроваме пренасяната от тях информация, ще можем да разберем много нови неща за обектите от наш интерес“, разказва проф. Немироф.

За да се използва на практика ефектът от фотонната ударна вълна за изучаването на формите на астероиди например, се изисква провеждането на сканиране с лазерен лъч на това космическо тяло със скорост няколко хиляди преминавания на лъча в секунда. Скоростта на придвижване на лазерния лъч трябва да е такава, че светлинното петно да се движи по повърхността на тялото със скоростта на светлината.

Тогава на всяко преминаване на лъча по неравности от повърхността ще възникват слаби фотонни ударни вълни, носещи информация за формата на астероида. Тези фотонни вълни трябва да бъдат регистрирани от високоскоростни камери на телескопи, а информацията, съдържаща се в тези вълни, може да бъде извлечена с последваща обработка на данните на компютър.

Но фотонните ударни вълни може да имат и естествен произход. Такива ефекти се наблюдават в района на мъглявината NGC 2261 (Hubble’s Variable Nebula) в съзвездие Еднорог (Monoceros constellation).

В тази мъглявина сенките, хвърляни върху облаците прах и газ от светлината на ярката звезда R Mon, се движат толкова бързо, че създават постоянни фотонни ударни вълни, чиято продължителност се изчислява на дни, седмици и месеци, и които са регистрирани от камерите на космическия телескоп „Хъбъл“.

„Фотонни ударни вълни възникват навсякъде около нас. Но те са прекалено слаби и кратки, за да можем да ги забележим – разказва проф. Немироф. – В Космоса продължителността на такива вълни може да е достатъчна, за да можем не само да ги видим, но и да измерим някои техни параметри. За съжаление преди никой не се е замислял за използването на това явление, макар че и сега нищо не ни пречи да го поставим в служба на науката.“