V oddaljenem kotu vesolja nekaj potuje hitreje kot svetloba.
Ne, zakoni fizike se ne kršijo: Še vedno drži, da ničesar ne more potovati hitreje kot svetloba v vakuumu praznega prostora. Ko pa svetloba potuje skozi materijo, kot medzvezdni plin ali juha nabitih delcev, se ta upočasni, kar pomeni, da bi jo lahko druga materija prehitela. In to morda pojasnjuje čudno simetrijo v impulzih neke najbolj energijske svetlobe v vesolju, ki se imenuje gama žarkov.
Ti kriptični razpoki - svetli utripi svetlobe gama žarkov, ki prihajajo iz daljnih galaksij - se oblikujejo, ko se masivne zvezde zrušijo ali ko se trdijo ultradesne nevtronske zvezde. Te kataklizme pošiljajo hiter curek vroče, nabito plazmo, ki zumira skozi vesolje.
Toda ti signali imajo nenavadno simetrijo, njihov razlog pa je še vedno skrivnost.
Eksplozija gama žarkov ne posvetli in zatemni v enem stalnem vrhuncu, ampak namesto v utripajočem vzorcu, je dejal Jon Hakkila, astrofizik s kolidža v Charlestonu v Južni Karolini.
Hakkila je te uganke delal že leta. Zdaj sta on in sodelavec rešitev: plazma, ki potuje počasneje in hitreje od svetlobne hitrosti, bi lahko pojasnila ta utripajoči vzorec, kot poročajo v članku, objavljenem 23. septembra v časopisu The Astrophysical Journal. Če imajo prav, nam lahko pomaga razumeti, kaj dejansko proizvajajo te gama-žarke.
"Zdi se mi velik korak naprej," ki povezuje majhne pojave v plazmi z našimi obsežnimi opazovanji, je dejal Dieter Hartmann, astrofizik z univerze Clemson, ki ni bil vključen v študijo.
V zadnjih nekaj letih je Hakkila ugotovil, da razpoki gama žarkov majhno nihajo v svetlosti poleg njihovega skupnega posvetlitve in zatemnitve. Če odštejete vsestransko posvetlitev in zatemnitev, vam ostane niz manjših vrhov - en primarni vrh z manjšimi vrhovi svetlosti pred in po. In ta vzorec je čudno simetričen. Če vzorec "zložite" na glavnem vrhu in raztegnete eno stran, se obe strani izjemno dobro ujemata. Z drugimi besedami, svetlobni vzorec pulza gama žarkov namiguje na niz zrcalnih dogodkov.
"Karkoli se je zgodilo na sprednji strani, se je zgodilo na zadnji strani," je dejala Hakkila. "In dogodki so vedeli, da se dogajajo v obratnem vrstnem redu."
Čeprav astronomi ne vedo, kaj povzroča emisijo razpoka gama-žarkov na lestvici delcev, so dokaj prepričani, da se to zgodi, kadar curki plazme, ki potujejo s hitrostjo svetlobe, posegajo v okoliške pline. Hakkila je poskušal najti razlago, kako lahko te situacije naredijo simetrične svetlobne impulze, ko je slišal od Roberta Nemiroffa, astrofizika z Michiganske tehnološke univerze.
Nemiroff je proučeval, kaj se zgodi, ko predmet potuje skozi okoliški medij hitreje kot svetloba, ki jo oddaja, imenovano superluminalno gibanje. V prejšnjih raziskavah je Nemiroff ugotovil, da lahko tak prehod od potovanja počasneje od svetlobe do hitrejšega od svetlobe, ali obratno, lahko ta prehod sproži pojav, imenovan relativistično podvojitev slike. Nemiroff se je vprašal, ali bi to lahko pomenilo simetrične vzorce, ki jih je Hakkila našel v pulzih gama žarkov.
Kaj je torej "relativistična podvojitev podobe?" Zamislite si čoln, ki ustvarja valove, ko se premika čez jezero proti obali. Če jadrnica potuje počasneje, kot valovi, ki jih ustvarja, bo oseba, ki stoji na obali, videla, da so valovi jadrnice zadeli obrežje v vrstnem redu, kot jih je ustvaril čoln. Če pa jadrnica potuje hitreje od valov, ki jih ustvari, bo jadrnica prehitela prvi val, ki ga ustvari, samo da ustvari novo valovanje pred tem in podobno. Tako bodo nova valovanja, ki jih je ustvaril čoln, dosegla obalo prej kot prvi valovi, ki jih je ustvaril. Oseba, ki stoji na obali, bo videla, kako so valovi zadeli obalo v časovno obrnjenem vrstnem redu.
Ista ideja velja za gama žarke. Če vzrok za eksplozijo gama žarkov potuje hitreje kot svetloba, ki jo oddaja skozi plin in snov, ki ga obdaja, bi videli vzorec emisij v obratnem kronološkem zaporedju.
Hakkila in Nemiroff sta menila, da bi to lahko predstavljalo polovico simetričnega impulza razpoka gama-žarkov.
Kaj pa, če material najprej potuje počasneje od svetlobne hitrosti, potem pa pospešuje? Kaj pa, če se je začelo hitro in nato upočasnilo? V obeh primerih lahko emisijo vidimo v kronološkem in obratnem kronološkem vrstnem redu takoj za seboj, s čimer naredimo simetričen vzorec impulza, kot so simetrični vrhovi, opaženi v razpokih gama.
Še vedno manjkajo koščki te sestavljanke. Prvič, raziskovalci še vedno ne vedo, kaj povzroča te razpoke na mikroskopski lestvici. Toda ta predlagani model daje raziskovalcem en majhen namig v lovu, da bi našli končni vzrok za razpoke gama žarkov, je dejal Hartmann.
