У далекому куточку Всесвіту щось подорожує швидше, ніж світло.
Ні, закони фізики не порушуються: все одно правда, що ніщо не може подорожувати швидше, ніж світло у вакуумі порожнього простору. Але коли світло рухається через матерію, як міжзоряний газ або суп із заряджених частинок, воно сповільнюється, тобто інша матерія може його наздогнати. І це може пояснити дивну симетрію в імпульсах одного з найбільш енергійних променів у Всесвіті, званих гамма-вибухами.
Ці криптичні сплески - яскраві спалахи світла гамма-випромінювання, що надходять із далеких галактик - утворюються при руйнуванні масивних зірок або при зіткненні ультрагустих нейтронних зірок. Ці катаклізми передають швидкісні струмені гарячого, зарядженого плазми, масштабування через космос.
Але ці сигнали мають дивну симетрію, і причина, по якій вони роблять, все ще залишається загадкою.
Вибух гамма-випромінювання не світлішає і не тьмяніє за один стійкий пік, а замість цього мерехтливий візерунок, - заявив Джон Хаккіла, астрофізик з коледжу Чарлстона в Південній Кароліні.
Хаккіла працював над цією головоломкою роками. Тепер він і його співавтор мають рішення: плазма, яка рухається і повільніше, і швидше, ніж швидкість світла, може пояснити цю мерехтливу схему, про що вони повідомляють у публікації, опублікованій 23 вересня в The Astrophysical Journal. Якщо вони праві, це може допомогти нам зрозуміти, що насправді виробляє ці гамма-промені.
"Я вважаю це великим кроком вперед", який пов'язує явища малого масштабу в плазмі з нашими масштабними спостереженнями, - сказав Дітер Хартманн, астрофізик з університету Клемсон, який не брав участі в дослідженні.
В останні кілька років Хаккіла виявив, що вибухи гамма-променів мають невеликі коливання яскравості, крім їх загального освітлення та затемнення. Якщо відняти всебічні яскравіші та затемнення, вам залишається ряд менших піків - один первинний пік з меншими піками яскравості до і після. І ця закономірність дивно симетрична. Якщо "скласти" візерунок на головному піку і розтягнути одну сторону, дві сторони чудово співпадають. Іншими словами, світлова картина пульсу гамма-випромінювання натякає на набір дзеркальних подій.
"Що б не сталося на лицьовій стороні, траплялося з тильної сторони", - сказав Хакіла. "І події знали, що відбуваються у зворотному порядку".
Хоча астрономи не знають, що викликає випромінювання гамма-випромінювання в масштабі частинок, вони цілком впевнені, що це відбувається, коли струмені плазми, що подорожують зі швидкістю світла, взаємодіють із оточуючими газами. Хаккіла намагався придумати пояснення, як ці ситуації можуть робити симетричні світлові імпульси, коли він почув від Роберта Немірова, астрофізика з Мічиганського технологічного університету.
Неміров вивчав, що відбувається, коли предмет рухається крізь навколишнє середовище швидше, ніж світло, яке він випромінює, називається надсвітнім рухом. У попередніх дослідженнях Nemiroff виявив, що коли такий об’єкт переходить від подорожі повільніше, ніж світло, до швидшого, ніж світло, або навпаки, цей перехід може викликати явище, яке називається подвоєнням релятивістського зображення. Неміров цікавився, чи може це пояснити симетричні візерунки Хакіла, виявлені в імпульсах вибуху гамма-випромінювання.
То що ж таке "релятивістський образ?" Уявіть собі, що човен створює брижі, коли він рухається через озеро до берега. Якщо човен рухається повільніше, ніж створює хвилі, людина, що стоїть на березі, побачить, що брижі човна потрапляють на берег у тому порядку, як човен створив їх. Але якщо човен рухається швидше, ніж хвилі, які він створює, човен обганяє першу хвилю, яку він створює, лише створюючи нову пульсацію перед цією тощо. Таким чином, нові пульсації, створені судном, вийдуть на берег раніше, ніж перші хвилі, які він створив. Людина, що стоїть на березі, побачить, як брижі потрапляють на берег у зворотному порядку.
Ця ж ідея стосується гамма-випромінювань. Якщо причина вибуху гамма-випромінювання рухається швидше, ніж світло, яке він випромінює через газ та речовину, що його оточує, ми побачимо модель викидів у зворотному хронологічному порядку.
Хаккіла та Немиров вважали, що це може становити половину симетричного імпульсу вибуху гамма-випромінювання.
Але що робити, якщо матеріал спочатку рухався повільніше, ніж швидкість світла, а потім прискорювався? Що робити, якщо він почався швидко, а потім сповільнився? У будь-якому випадку ми можемо побачити випромінювання як у хронологічному, так і в зворотному хронологічному порядку, один за одним, створюючи симетричний імпульсний малюнок, як симетричні піки, що спостерігаються при гамма-спалах.
У цій головоломці є ще відсутні деталі. Для одного, дослідники досі не знають, що викликає ці сплески в мікроскопічному масштабі. Однак ця запропонована модель дає дослідникам одну невелику підказку в полюванні знайти остаточну причину вибухів гамма-променів, зазначив Гартман.
