Ve vzdáleném koutě vesmíru něco cestuje rychleji než světlo.
Ne, fyzikální zákony nejsou porušovány: Stále platí, že ve vakuu prázdného prostoru nemůže nic cestovat rychleji než světlo. Když ale světlo projde hmotou, jako mezihvězdný plyn nebo polévka nabitých částic, zpomalí, což znamená, že by ho mohla předjmout jiná hmota. A to může vysvětlit podivnou symetrii v pulsech některého z nejenergičtějšího světla ve vesmíru, nazývaného výbuchy gama paprsků.
Tyto záhadné záblesky - jasné záblesky gama záření, které pocházejí ze vzdálených galaxií - se vytvářejí, když se zhroutí masivní hvězdy nebo když se ultradense neutronové hvězdy srazí. Tyto kataklyzy posílají zrychlující se proudy horké, nabité plazmy zvětšující se prostorem.
Ale tyto signály mají zvláštní symetrii, a důvod, proč to dělají, je stále záhadou.
Záblesk gama paprsků se nezjasní a neztlumí v jednom stabilním vrcholu, ale místo toho v blikajícím vzoru, řekl Jon Hakkila, astrofyzik na Charlestonské vysoké škole v Jižní Karolíně.
Hakkila na této hádance pracovala roky. Nyní má on a spolupracovník řešení: plazma pohybující se pomaleji a rychleji, než je rychlost světla, by mohla vysvětlit tento blikající vzorec, jak uvádějí v příspěvku zveřejněném 23. září v The Astrophysical Journal. Pokud mají pravdu, může nám to pomoci pochopit, co tyto paprsky gama skutečně produkuje.
„Považuji to za velký krok vpřed,“ který spojuje jevy malého rozsahu v plazmě s naším pozorováním ve velkém měřítku, řekl Dieter Hartmann, astrofyzik na Clemson University, který se studie nezúčastnil.
V posledních několika letech Hakkila zjistila, že výbuchy gama záření mají malé kolísání jasu kromě jejich celkového zjasnění a stmívání. Pokud odečtete přesahující zjasnění a stmívání, zůstane vám řada menších vrcholů - jeden primární vrchol s menšími vrcholy jasu před a po. A tento vzor je podivně symetrický. Pokud vzor „sklopíte“ na hlavní vrchol a natáhnete jednu stranu, obě strany se skvěle hodí. Jinými slovy, světelný vzorec pulsu gama paprsku naráží na řadu zrcadlených událostí.
„To, co se stalo na přední straně, se stalo na zadní straně,“ řekla Hakkila. "A události se věděly, že se odehrávají v obráceném pořadí."
Ačkoli astronomové nevědí, co způsobuje emisi roztržení gama paprskem v měřítku částic, jsou si zcela jisti, že k tomu dojde, když trysky plazmy pohybující se blízko rychlosti světla interagují s okolními plyny. Hakkila se pokoušel přijít s vysvětlením, jak by tyto situace mohly způsobit symetrické světelné pulzy, když uslyšel od Roberta Nemiroffa, astrofyzika na Michiganské technologické univerzitě.
Nemiroff studoval, co se stane, když objekt cestuje okolním prostředím rychleji než světlo, které vyzařuje, zvané superluminální pohyb. V předchozím výzkumu Nemiroff zjistil, že když takový objekt přechází z pomalejšího než světlo na rychlejší než světlo, nebo naopak, může tento přechod vyvolat jev nazývaný zdvojnásobení relativistického obrazu. Nemiroff přemýšlel, zda by to mohlo vysvětlit symetrické vzorce, které Hakkila nalezla v pulzech gama paprsků.
Co přesně je tedy „zdvojnásobení relativistického obrazu?“ Představte si loď vytvářející vlnky, když se pohybuje přes jezero směrem k pobřeží. Pokud se loď pohybuje pomaleji než vlny, které vytváří, osoba stojící na pobřeží uvidí vlnky lodi dopadající na břeh v pořadí, v jakém je loď vytvořila. Pokud ale loď cestuje rychleji než vlny, které vytváří, loď předběhne první vlnu, kterou vytvoří, pouze aby vytvořila nové vlnění před touto vlnou a tak dále. Tímto způsobem se nové vlnky vytvořené lodí dostanou na břeh dříve než první vlny, které vytvořily. Osoba stojící na břehu uvidí vlnky dopadající na břeh v časově obráceném pořadí.
Stejná myšlenka platí pro výbuchy gama paprsků. Pokud příčina výbuchu gama paprsků cestuje rychleji než světlo, které emituje plynem a látkou, která jej obklopuje, viděli bychom emisní vzorec v obráceném chronologickém pořadí.
Hakkila a Nemiroff usoudili, že by to mohlo odpovídat za polovinu symetrického pulsu gama paprsku.
Ale co když materiál poprvé cestoval pomaleji než rychlost světla, ale pak zrychlil? Co když to začalo rychle a pak zpomalilo? V obou případech můžeme pozorovat emise jak v chronologickém pořadí, tak i v obráceném chronologickém pořadí hned po sobě, což vytváří symetrický pulsní obrazec jako symetrické vrcholy pozorované při prasknutí gama paprsků.
Do této hádanky stále chybí kousky. Za prvé, vědci stále nevědí, co způsobuje tyto výbuchy v mikroskopickém měřítku. Ale tento navrhovaný model dává vědcům jedno malé vodítko v lovu, aby našli konečnou příčinu výbuchu gama paprsků, uvedl Hartmann.
