Σε μια μακρινή γωνία του σύμπαντος, κάτι ταξιδεύει ταχύτερα από το φως.
Όχι, οι νόμοι της φυσικής δεν παραβιάζονται: Είναι ακόμα αλήθεια ότι τίποτα δεν μπορεί να ταξιδέψει ταχύτερα από το φως στο κενό του κενού χώρου. Αλλά όταν το φως ταξιδεύει μέσα από την ύλη, όπως το διαστρικό αέριο ή μια σούπα φορτισμένων σωματιδίων, επιβραδύνει, κάτι που σημαίνει ότι μπορεί να το ξεπεράσει άλλο θέμα. Και αυτό μπορεί να εξηγεί την περίεργη συμμετρία στους παλμούς κάποιου από το πιο ενεργητικό φως στο σύμπαν, που ονομάζεται έκρηξη ακτίνων γάμμα.
Αυτές οι κρυπτικές εκρήξεις - φωτεινές αναλαμπές ακτίνων γάμμα που προέρχονται από μακρινούς γαλαξίες - σχηματίζονται όταν καταρρέουν τεράστια αστέρια ή όταν συγκρούονται αστέρια με υπερβολικά νετρόνια. Αυτοί οι κατακλυσμοί στέλνουν αεριωθούμενους πίδακες ζεστού, φορτισμένου ζουμ πλάσματος μέσω του χώρου.
Αλλά αυτά τα σήματα έχουν μια περίεργη συμμετρία, και ο λόγος που κάνουν είναι ακόμα ένα μυστήριο.
Μια έκρηξη ακτίνων γάμμα δεν φωτίζεται και δεν εξασθενεί σε μια σταθερή κορυφή, αλλά σε ένα τρεμοπαίζει, είπε ο Jon Hakkila, ένας αστροφυσικός στο College of Charleston της Νότιας Καρολίνας.
Hakkila έχει εργαστεί σε αυτό το παζλ για χρόνια. Τώρα, αυτός και ο συνεργάτης έχουν μια λύση: το πλάσμα που ταξιδεύει τόσο πιο αργά όσο και ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός θα μπορούσε να εξηγήσει αυτό το τρεμοπαίζει, όπως αναφέρουν σε άρθρο που δημοσίευσε στις 23 Σεπτεμβρίου στο The Astrophysical Journal. Αν έχουν δίκιο, μπορεί να μας βοηθήσουν να καταλάβουμε τι παράγει πραγματικά αυτές οι ακτίνες γάμμα.
«Το βρίσκω ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός», που συνδέει τα φαινόμενα μικρής κλίμακας στο πλάσμα με τις παρατηρήσεις μας μεγάλης κλίμακας, δήλωσε ο Dieter Hartmann, ένας αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Clemson που δεν συμμετείχε στη μελέτη.
Τα τελευταία χρόνια, η Hakkila διαπίστωσε ότι οι εκρήξεις ακτίνων-γ έχουν μικρές διακυμάνσεις στη φωτεινότητα πάνω από το γενικό φωτισμό και τη μείωση τους. Αν αφαιρέσετε την κυρίαρχη λάμψη και την εξασθένιση, αφήνετε μια σειρά μικρότερων κορυφών - μία πρωτεύουσα κορυφή με μικρότερες κορυφές φωτεινότητας πριν και μετά. Και αυτό το πρότυπο είναι παράξενα συμμετρικό. Εάν "διπλώσετε" το μοτίβο στην κύρια αιχμή και τεντώσετε τη μία πλευρά, οι δύο πλευρές ταιριάζουν πολύ καλά. Με άλλα λόγια, το φωτεινό μοτίβο του παλμού της έκρηξης ακτίνων γάμμα υποδηλώνει μια σειρά αντικατοπτρισμένων συμβάντων.
"Ό, τι συνέβη στην εμπρόσθια πλευρά συνέβη στην πίσω πλευρά", είπε ο Hakkila. "Και τα γεγονότα ήξεραν να συμβαίνουν σε αντίστροφη σειρά."
Αν και οι αστρονόμοι δεν γνωρίζουν τι προκαλεί έκρηξη έκρηξης ακτίνων γάμμα στην κλίμακα σωματιδίων, είναι αρκετά σίγουρο ότι συμβαίνει όταν πίδακες πλάσματος που ταξιδεύουν κοντά στην ταχύτητα του φωτός αλληλεπιδρούν με τα περιβάλλοντα αέρια. Η Hakkila προσπαθούσε να εξηγήσει πώς αυτές οι καταστάσεις θα μπορούσαν να κάνουν συμμετρικούς παλμούς φωτός όταν άκουσε από τον Robert Nemiroff, έναν αστροφυσικό στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Michigan.
Ο Ναιμιρόφ μελετούσε τι συμβαίνει όταν ένα αντικείμενο ταξιδεύει μέσα από ένα περιβάλλον μέσο πιο γρήγορα από το φως που εκπέμπει, που ονομάζεται υπεραφθάλμια κίνηση. Σε προηγούμενη έρευνα, ο Nemiroff είχε διαπιστώσει ότι όταν ένα τέτοιο αντικείμενο πηγαίνει από το ταξίδι πιο αργό από το φως σε γρηγορότερο από το φως ή το αντίστροφο, αυτή η μετάβαση μπορεί να προκαλέσει ένα φαινόμενο που ονομάζεται σχετικοποιητικό διπλασιασμό της εικόνας. Ο Ναιμιρόφ αναρωτιόταν εάν αυτό θα μπορούσε να εξηγήσει τα συμμετρικά μοτίβα που έδειχνε ο Χάκκιλα σε παλμούς έκρηξης ακτίνων γάμμα.
Τι ακριβώς είναι η "σχετικιστική διπλασιασμός της εικόνας;" Φανταστείτε μια βάρκα που δημιουργεί κυματισμούς καθώς κινείται σε μια λίμνη προς την ακτή. Εάν το σκάφος ταξιδεύει πιο αργά από τα κύματα που δημιουργεί, ένας άνθρωπος που στέκεται στην ακτή θα δει τις κυματιστές βάρκες να χτυπήσουν την ακτή με τη σειρά που το σκάφος τους δημιούργησε. Αλλά αν το σκάφος ταξιδεύει γρηγορότερα από τα κύματα που δημιουργεί, το σκάφος θα ξεπεράσει το πρώτο κύμα που δημιουργεί μόνο για να δημιουργήσει ένα νέο κύμα μπροστά από αυτό και ούτω καθεξής. Με αυτόν τον τρόπο, οι νέες κυματισμοί που δημιουργούνται από το σκάφος θα φτάσουν στην ακτή νωρίτερα από τα πρώτα κύματα που δημιούργησε. Ένας άνθρωπος που στέκεται στην ακτή θα δει τις κυματιστές να χτυπήσουν την ακτή σε μια αντίστροφη σειρά.
Η ίδια ιδέα ισχύει και για εκρήξεις ακτίνων-γ. Εάν η αιτία μιας έκρηξης ακτίνων γάμμα ταξιδεύει γρηγορότερα από το φως που εκπέμπει μέσω του αερίου και της ύλης που την περιβάλλει, θα δούμε το σχέδιο εκπομπής με αντίστροφη χρονολογική σειρά.
Οι Hakkila και Nemiroff υποστήριξαν ότι αυτό θα μπορούσε να αντιπροσωπεύει το μισό συμμετρικό παλμό μιας έκρηξης ακτίνων γάμμα.
Αλλά τι γίνεται αν το υλικό ταξίδευε για πρώτη φορά πιο αργά από την ταχύτητα του φωτός, αλλά επιταχύνθηκε; Τι γίνεται αν ξεκίνησε γρήγορα και στη συνέχεια επιβραδύνθηκε; Και στις δύο περιπτώσεις, θα μπορούσαμε να δούμε την εκπομπή τόσο σε χρονολογική σειρά όσο και σε αντίστροφη χρονολογική σειρά αμέσως μετά το ένα από το άλλο, κάνοντας ένα συμμετρικό παλμικό μοτίβο όπως οι συμμετρικές κορυφές που παρατηρήθηκαν σε ριπές ακτίνων γάμμα.
Εξακολουθούν να υπάρχουν κομμάτια σε αυτό το παζλ. Για ένα, οι ερευνητές εξακολουθούν να μην γνωρίζουν τι προκαλεί αυτές τις εκρήξεις σε μικροσκοπική κλίμακα. Αλλά αυτό το προτεινόμενο μοντέλο δίνει στους ερευνητές μια μικρή ένδειξη στο κυνήγι για να βρει την τελική αιτία των εκρήξεων ακτίνων γάμμα, είπε ο Hartmann.
