Je základním kamenem moderní fyziky, že nic ve vesmíru není rychlejší než rychlost světla (C). Einsteinova teorie speciální relativity však umožňuje případy, kdy určité vlivy působí objevit cestovat rychleji než světlo, aniž by to narušovalo příčinnou souvislost. Toto je to, co se nazývá „fotonický rozmach“, což je koncept podobný zvukovému rozmachu, kdy jsou skvrny světla pohybovány rychleji než C.
A podle nové studie Roberta Nemiroffa, profesora fyziky na Michiganské technologické univerzitě (a spolutvůrce astronomického snímku dne), mohou tyto jevy pomoci osvětlit světlo (bez hříčky!) Na kosmu, což nám pomůže zmapovat s vyšší účinností.
Zvažte následující scénář: pokud je laser zametán přes vzdálený objekt - v tomto případě Měsíc - bude se místo laserového světla pohybovat bodem laserového světla rychlostí vyšší než C. V podstatě se sbírka fotonů zrychluje za rychlost světla, když bod prochází jak povrchem, tak hloubkou objektu.
Výsledný „fotonický rozmach“ nastává ve formě záblesku, který pozorovatel pozoruje, když rychlost světla klesne z nadsvětelného na nižší než rychlost světla. To je umožněno skutečností, že skvrny neobsahují žádnou hmotu, čímž neporušují základní zákony zvláštní relativity.
Další příklad se vyskytuje pravidelně v přírodě, kde paprsky světla z pulsaru mizí přes mraky prachu přenášeného vesmírem a vytvářejí sférický plášť světla a záření, který se rozpíná rychleji než c, když protíná povrch. Totéž platí pro rychle se pohybující stíny, kde rychlost může být mnohem rychlejší a neomezená na rychlost světla, je-li povrch úhlový.
Na setkání Americké astronomické společnosti v Seattlu ve Washingtonu začátkem tohoto měsíce se Nemiroff podělil o to, jak lze tyto účinky využít ke studiu vesmíru.
"Fotonické rozmachy se kolem nás dějí docela často," řekl Nemiroff v tiskové zprávě, "ale jsou vždy příliš krátké na to, aby si jich všimly. Venku ve vesmíru vydrží dost dlouho na to, aby si toho všimli - ale nikdo nenapadlo hledat je!
Tvrdí, že superluminální zametání by mohlo být použito k odhalení informací o trojrozměrné geometrii a vzdálenosti hvězdných těl, jako jsou blízké planety, kolem asteroidů a vzdálených objektů osvětlených pulsary. Klíčem je nalezení způsobů, jak je vygenerovat nebo přesně sledovat.
Pro účely své studie zvažoval Nemiroff dva příklady scénářů. První zahrnoval paprsek zametaný rozptýleným kulovým objektem - tj. Skvrny světla pohybující se přes Měsíc a společníky pulsaru. Ve druhém je paprsek zametán přes „rozptýlenou planární stěnu nebo lineární vlákno“ - v tomto případě Hubbleovu variabilní mlhovinu.
V prvním případě bylo možné asteroidy podrobně zmapovat pomocí laserového paprsku a dalekohledu vybaveného vysokorychlostní kamerou. Laser mohl být zametán po povrchu tisícekrát za sekundu a záblesky byly zaznamenány. V posledně jmenovaném případě jsou pozorovány stíny mezi jasnou hvězdou R Monocerotis a odrážející prach, a to tak rychle, že vytvářejí fotonické výložníky, které jsou viditelné dny nebo týdny.
Tento druh zobrazovací techniky se zásadně liší od přímých pozorování (která se spoléhá na fotografování objektivu), radaru a konvenčního lidaru. Je také odlišný od Cherenkovova záření - elektromagnetického záření emitovaného, když nabité částice procházejí médiem rychlostí vyšší než je rychlost světla v tomto médiu. Příkladem je modrá záře vyzařovaná podvodním jaderným reaktorem.
V kombinaci s jinými přístupy by to mohlo vědcům umožnit získat ucelenější obraz objektů v naší Sluneční soustavě a dokonce i vzdálenějších kosmologických tělech.
Studie společnosti Nemiroff přijatá k publikaci Publikace Astronomické společnosti Austrálie, s předběžnou verzí dostupnou online na arXiv Astrophysics
Další čtení:
Tisková zpráva společnosti Michigan Tech
Robert Nemiroff / Michigan Tech
