Universumin kaukaisessa nurkassa jotain kulkee valoa nopeammin.
Ei, fysiikan lakeja ei rikota: On edelleen totta, että mikään ei voi kulkea valoa nopeammin tyhjän tilan tyhjiössä. Mutta kun valo kulkee aineen läpi, kuten tähtienvälinen kaasu tai ladattujen hiukkasten keitto, se hidastuu, mikä tarkoittaa, että muu aine saattaa ohittaa sen. Ja se saattaa selittää maailmankaikkeuden energisimmän valon, gamma-säteilypurskeiden, outon symmetrian pulsseissa.
Nämä salaperäiset purskeet - kaukaisista galakseista tulevat gamma-säteilyvalon kirkkaat salamat - muodostuvat, kun massiiviset tähdet romahtavat tai kun ultradensenttiset neutronitähdet törmäävät. Nämä kataklysmit lähettävät nopean suuttimen kuuman, varautuneen plasma-zoomauksen avaruuden läpi.
Mutta näillä signaaleilla on outo symmetria, ja syy siihen on edelleen mysteeri.
Gamma-säteilypurske ei kirkasta ja himmennä yhdessä tasaisessa huipussa, vaan sen sijaan välkkyvällä kuviolla, kertoi Etelä-Carolinan Charlestonin yliopiston astrofysiikan tutkija Jon Hakkila.
Hakkila on työskennellyt tämän palapelin parissa vuosia. Nyt hänellä ja yhteistyökumppanilla on ratkaisu: Plasma, joka kulkee sekä hitaammin että nopeammin kuin valon nopeus, voisi selittää tämän vilkkuvan kuvion, koska he raportoivat julkaisussa 23. syyskuuta The Astrophysical Journal -lehdessä. Jos he ovat oikeassa, se voi auttaa meitä ymmärtämään, mitä nämä gammasäteet todella tuottavat.
"Pidän sitä suurena askeleena eteenpäin", joka yhdistää pienimuotoiset plasman ilmiöt laajamittaisiin havaintoihimme, sanoi Clemsonin yliopiston astrofysiikko Dieter Hartmann, joka ei ollut mukana tutkimuksessa.
Viime vuosina Hakkila on havainnut, että gammasätepurskeilla on pieniä kirkkauden vaihteluita niiden kirkkauden ja himmennyksen lisäksi. Jos vähennät yleisen kirkkauden ja himmennyksen, sinulla on sarja pienempiä piikkejä - yksi ensisijainen piikki pienemmillä kirkkaushuippuilla ennen ja jälkeen. Ja tämä kuvio on omituisen symmetrinen. Jos "taitetaan" kuvio päähuipun päälle ja venytetään toista puolta, molemmat sivut sopivat erittäin hyvin. Toisin sanoen gammasätepurskeen pulssin valokaavio viittaa joukkoon peilattuja tapahtumia.
"Mitä etupuolella tapahtui, tapahtui takapuolella", Hakkila sanoi. "Ja tapahtumien tiedettiin tapahtuvan päinvastaisessa järjestyksessä."
Vaikka tähtitieteilijät eivät tiedä, mikä aiheuttaa gammasäteilyn purskeemissiota hiukkasasteikolla, he ovat melko varmoja siitä, että se tapahtuu, kun valon nopeuden lähellä kulkevat plasmasuihkut ovat vuorovaikutuksessa ympäröivien kaasujen kanssa. Hakkila oli yrittänyt kertoa selityksiä siitä, kuinka nämä tilanteet saattavat tehdä symmetrisiä valopulsseja, kun hän kuuli Michiganin teknillisen yliopiston astrofysiikan tutkijalta Robert Nemiroffilta.
Nemiroff tutki mitä tapahtuu, kun esine kulkee ympäröivän väliaineen läpi nopeammin kuin sen lähettämä valo, jota kutsutaan superluminal liikkeeksi. Aikaisemmassa tutkimuksessa Nemiroff oli havainnut, että kun tällainen esine kulkee valosta hitaammasta nopeampaan kuin valoon, tai päinvastoin, tämä siirtymä voi laukaista relativistisen kuvan kaksinkertaistumisen ilmiön. Nemiroff pohti, voisiko tämä ottaa huomioon Symmetriset kuviot, joita Hakkila löysi gammasäteilypurskeissa.
Joten mitä "relativistinen kuva kaksinkertaistuu"? Kuvittele vene, joka tuottaa väreilyä, kun se liikkuu järven yli rantaa kohti. Jos vene kulkee hitaammin kuin sen aiheuttamat aallot, rannalla seisova henkilö näkee veneen rypyt osuvan rantaan siinä järjestyksessä, kuin vene loi ne. Mutta jos vene kulkee nopeammin kuin sen luomat aallot, vene ohittaa ensimmäisen luomansa aallon vain luodakseen uuden aaltoilun sen eteen ja niin edelleen. Tällä tavoin veneen luomat uudet aallot saavuttavat rannan ennemmin kuin sen ensimmäiset aallot. Rannalla seisova henkilö näkee väreilyn osuvan rantaan aika käänteisessä järjestyksessä.
Sama idea koskee gammasäteilypurskeita. Jos gammasäteen purskeen syy kulkee nopeammin kuin sen säteilemä valo kaasua ja sitä ympäröivää ainetta läpi, näkisimme emissiomallin käänteisessä aikajärjestyksessä.
Hakkila ja Nemiroff perustelivat, että tämä voisi olla puolet gammasätepurskeen symmetrisestä pulssista.
Mutta entä jos materiaali kulki ensin valon nopeutta hitaammin, mutta kiihtyi sitten? Entä jos se käynnistyi nopeasti ja sitten hidastuisi? Kummassakin tapauksessa saatamme nähdä säteilyn sekä kronologisessa että käänteisessä kronologisessa järjestyksessä heti peräkkäin, jolloin saadaan symmetrinen pulssikuvio, kuten gammasätepurskeissa havaitut symmetriset huiput.
Tästä palapelissä on vielä puuttuvia kappaleita. Ensinnäkin tutkijat eivät vieläkään tiedä, mikä aiheuttaa näitä purskeita mikroskooppisessa mittakaavassa. Mutta tämä ehdotettu malli antaa tutkijoille yhden pienen vihjeen metsästyksessä löytääkseen gammasäteilyjen lopullisen syyn, Hartmann sanoi.
