19 октомври 2019
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Струите в гама импулсите може да са по-бързи от светлината и да се движат назад във времето

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 01 октомври 2019 в 00:0041350
Кнцепция на художник за релативистичен джет. Кредит: DESY, Science Communication Lab

Експлозиите, които създават мощни гама импулси, всъщност могат да надвишат скоростта на светлината в околните газови облаци, но го правят, без да нарушават теорията на относителността на Айнщайн.

Авторите на новото изследване, публикувано в The Astrophysical Journal, предполагат, че такива свръхсветлинни джетове (струи) биха могли да създадат събития, които сякаш се повтарят и вървят назад във времето, наблюдавано в кривите на светимостта на гама лъчите.

Вълни с такива скорости всъщност са възможни и не нарушават теорията на относителността на Айнщайн. Знаем, че когато светлината преминава през среда като газ или плазма, нейната фазова скорост е малко по-бавна от скоростта на светлината във вакуум, която като е известно от теорията на относителността е горната граница за скорост във Вселената.

Как може да си представим това?

Ето как предлага един от авторите: да си представим, че някой от отсрещния бряг на езерото хвърля към нас камък (т.нар."жабка"), който подскача по повърхността на водата. Подскачащият камък се движи във въздуха между отскоците по-бързо, отколкото се движат през водата вълните, които генерира. Ще видите вълните, създадени от всеки скок на приближаващия камък в обратен ред, като вълните от най-последния скок пристигат първи, а тези от първия отскок пристигат последни. 

Тахион. Илюстрация: wikipedia

Ето как би ни изглеждал един сферичен тахион (хипотетична частица, кято се движи не по-бавно от светлината), ако можеше да отразява светлината. Подобно на самолетите, които летят по-бързо от звука и изпреварват своя шум, тахионите се движат по-бързо от светлината и по този начин изпреварват своето оптично изображение. Само когато премине през най-близката точка от траекторията си покрай наблюдателя, то той ще види внезапно изникнал обект да се разделя на два отдалечаващи се един от друг обекта - единият от тях се приближава до наблюдателя и след това се отдалечава, движейки се в посока, съвпадаща с реалното на обекта, а вторият обект се движи назад, като промените на обекта се наблюдават развиващи се обратно във времето. Черната линия е ударната вълна на лъчението на Черенков под ъгъл, съответстващ на ъгъла на конуса, когато обектът става видим. Ефект на Черенков е аналогичен на преминаването на звуковата бариера, което предизвиква звукови ударни вълни, а ефектът на Черенков - ударни светлинни вълни.

Гама импулсите

Гама импулсите са най-високо енергийните експлозии във Вселената. Те могат да продължат от няколко милисекунди до няколко часа, изключително ярки са и все още няма достатъчно информация за техните причини.

От наблюденията от 2017 г. на сблъскващи се неутронни звезди знаем, че такива катастрофи могат да създават гама импулси. Те се получават, когато масивна, бързо въртяща се звезда колапсират в черна дупка, мощно изхвърляйки материал в околното пространство в колосална хипернова.

Тогава тази черна дупка е заобиколена от облак акреационен материал около екватора си. Ако се върти достатъчно бързо, откатът на първоначално взривения материал ще доведе до изхвърляне на релативистични джетове от полюсите, проправящи си път през външната обвивка на някогашната звезда, преди да произведе гама импулси.

По-бързо от скоростта на светлината

Скоростта на светлината в някаква среда е винаги по-ниска от скоростта на светлината във вакуум. Например в стъкло или вода, светлината се движи със скорост от 60-70% от скоростта на светлината във вакуум и нищо не пречи на бързи частици като електроните да се движат по-бързо от нея в същата среда.

Това явление е в основата за известното лъчение на Черенков. Характерният му син блясък се вижда например в охлаждащата течност на ядрен реактор, когато през водата преминават електрони с висока енергия, избити от орбитите си от гама лъчите. Те се движат със скорост, по-голяма от скоростта на светлината във вода.

Ефектът на Черенков е оптичният еквивалент на ударната вълна, която причинява свръхзвуков самолет във въздуха.

Моделът на свръхсветлинните струи. Кредит: J. Hakkila и R. Nemiroff.

Астрофизиците Джон Хакила (Jon Hakkila) от колежа в Чарлстън и Робърт Немиров (Robert Nemiroff) от Мичиганския технологичен университет смятат, че същия този ефект може да се наблюдава и при избухване на гама лъчи и са направили математическо моделиране, за да демонстрират как се случва това.

„В този модел ударната вълна в струята гама лъчи се ускорява от скорости под скоростта на светлината до свръхсветлинни скорости или се забавя от свръхсветлинни до такива, по-ниски от скоростта на светлината“, пишат изследователите в статията си.

„Ударната вълна взаимодейства със заобикалящата среда и произвежда лъчение на Черенков и/или друг вид излъчване, когато се движи през средата по-бързо от скоростта на светлината, а когато се движи по-бавно от скоростта на светлина - топлинно излъчване на Комптон или синхротронно излъчване.

"Тези преходи създават набор от характеристики на кривата на светимостта на гама импулсите, който показва признаци на движение във времето както напред, така и назад чрез процеса на релативистко дублиране на изображението".

Смята се, че подобно удвояване на изображението се наблюдава в детекторите на Черенков. Когато заредена частица, движеща се със скорост, близка до тази на светлината, навлиза във вода, тя се движи по-бързо от лъчението на Черенков, което я произвежда, и следователно може хипотетично да изглежда на две места едновременно - едното изображение изглежда, че се движи напред във времето, а другото - че се движи назад във времето.

:

Лъчение на Черенков. Кредит: Wikimedia Commons

Все още това удвояване не е наблюдавано експериментално. Но ако се случва, то би могло да бъде причината и за връщането назад във времето, наблюдавано в кривите на  светимостта на гама импулсите, което се проявява когато ударната вълна, преминаваща през средата на джетовете, се ускорява до скорости по-големи от тази на светлината и се забавя до такива, под скоростта на светлината.

Изследователите предполагат, че тласъкът, довел до създаването на гама импулсите, може да бъде мащабна вълна, произведена от промени например в плътността или магнитното поле.

Това обаче изисква допълнителен анализ. 

Според изследователите техният модел предоставя по-добри обяснения за характеристиките на кривите на гама светимостта, отколкото моделите, които не включват обратимост на времето.

Справка: Time-reversed Gamma-Ray Burst Light-curve Characteristics as Transitions between Subluminal and Superluminal Motion, Jon Hakkila and Robert Nemirof, The Astrophysical Journal.

Източник:

Faster-Than-Light Speeds Could Be Why Gamma-Ray Bursts Seem to Go Backwards in Time, ScienceAlert

Faster than the Speed of Light: New Research Looks at Gamma-Ray Bursts, College of Charleston.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.