Превысив скорость света гамма-всплески могут двигаться назад во времени

Превысив скорость света гамма-всплески могут двигаться назад во времени Гамма всплеск

Мы можем объяснить.

Время, насколько нам известно, движется только в одном направлении. Но в 2018 году исследователи обнаружили события в некоторых импульсах гамма-всплеска, которые повторялись, как будто они возвращались во времени.

Сегодня, новое исследование дает ответ, что могло бы вызвать этот эффект обратимости времени. Если волны в релятивистских струях, которые производят гамма-всплески, распространяются быстрее, чем свет — на «сверхсветовых» скоростях — одним из эффектов может быть обратимость времени.

Такие ускоряющиеся волны действительно могут быть возможны. Мы знаем, что когда свет проходит через среду (например, газ или плазму), его фазовая скорость немного медленнее, чем скорость света в вакууме и, насколько нам, известно, предел скорости Вселенной.

Следовательно, волна может проходить через струйную вспышку гамма-излучения со сверхсветовыми скоростями без нарушения относительности. Но чтобы понять это, нам нужно взглянуть на источник этих вспышек.

Гамма-всплески — самые энергичные взрывы во Вселенной. Они могут длиться от нескольких миллисекунд до нескольких часов, они необычайно яркие, и у нас пока нет исчерпывающего списка причин их возникновения.

Из наблюдений за сталкивающимися нейтронными звездами 2017 года мы знаем, что эти столкновения могут создавать гамма-всплески. Астрономы также считают, что такие всплески возникают, когда массивная, быстро вращающаяся звезда падает в черную дыру, сильно выбрасывая материал в окружающее пространство в колоссальной гиперновой.

Черная дыра окружена облаком аккреционного материала вокруг экватора; если он вращается достаточно быстро, откат первоначально взорвавшегося материала приведет к стрельбе релятивистских струй из полярных областей, взрыву через внешнюю оболочку звезды-прародителя до создания гамма-всплесков.

Теперь вернемся к тем волнам, которые движутся быстрее света.

Мы знаем, что при движении в среде частицы могут двигаться быстрее, чем свет. Это явление ответственно за знаменитое черенковское излучение, часто воспринимаемое как характерное голубое свечение. Это свечение — «световой бум» — возникает, когда заряженные частицы, такие как электроны, движутся быстрее, чем фазовая скорость света.

Астрофизики Джон Хаккила из Колледжа Чарльстона и Роберт Немирофф из Мичиганского технологического университета считают, что этот же эффект может наблюдаться в струях гамма-всплеска, и провели математическое моделирование, чтобы продемонстрировать, как это происходит.

«В этой модели ударная волна в расширяющейся струе гамма-излучения ускоряется от световой до сверхсветовой скоростей или замедляется от сверхсветовой до световой», — пишут они в своей статье.

«Ударная волна взаимодействует с окружающей средой, создавая черенковское и / или другое излучение при движении быстрее, чем скорость света в этой среде, и другие механизмы (такие как термически комптоновское или синхротронное ударное излучение) при движении медленнее, чем скорость света.

«Эти переходы создают как кривую блеска кривой гамма-всплеска с обратным временем в процессе удвоения релятивистского изображения».

Такое удвоение релятивистского изображения, как полагают, происходит в черенковских детекторах. Когда заряженная частица, движущаяся со скоростью, близкой к скорости света, попадает в воду, она движется быстрее, чем излучение Черенкова, которое она генерирует, и поэтому может гипотетически оказаться в двух местах одновременно: одно изображение появляется, чтобы двигаться вперед во времени, а другое — перемещается в обратном направлении.

Имейте в виду, это удвоение еще не наблюдалось экспериментально. Но если это произойдет, то создаст обратимость во времени, наблюдаемой на кривых блеска гамма-излучения, возникающих как в том случае, когда ударная волна, проходящая через реактивную среду, ускоряется до скоростей, превышающих скорость света, так и замедляется до световых скоростей.

Исследователи предполагали, что ударный элемент, ответственный за создание гамма-всплеска, будет крупномасштабной волной, вызванной, скажем, изменением плотности или магнитного поля. Это потребует дальнейшего анализа.

«Стандартные модели гамма-всплесков пренебрегают обратимыми во времени свойствами кривой блеска», — сказал Хаккила. «Сверхсветовое движение струи объясняет эти свойства, сохраняя при этом множество стандартных характеристик модели».

Исследование было опубликовано в Astrophysical Journal.

logo