Este o piatră de temelie a fizicii moderne, că nimic din Univers nu este mai rapid decât viteza luminii (c). Cu toate acestea, teoria Einstein a relativității speciale permite existența unor situații în care anumite influențe influențează apărea să călătorească mai repede decât lumina, fără a încălca cauzalitatea. Acestea sunt cunoscute sub denumirea de „boom-uri fotonice”, concept similar cu un boom sonic, unde petele de lumină sunt făcute să se miște mai repede decât c.
Și conform unui nou studiu realizat de Robert Nemiroff, profesor de fizică la Universitatea Tehnologică Michigan (și co-creator al Astronomy Picture of the Day), aceste fenomene ar putea ajuta să strălucească o lumină (fără punct!) Pe cosmos, ajutându-ne să facem hartă acesta cu o eficiență mai mare.
Luați în considerare următorul scenariu: dacă un laser este traversat pe un obiect îndepărtat - în acest caz, Luna - locul luminii laser se va deplasa peste obiect cu o viteză mai mare decât c. Practic, colecția de fotoni este accelerată dincolo de viteza luminii pe măsură ce spotul traversează atât suprafața cât și adâncimea obiectului.
„Boomul fotonic” rezultat apare sub forma unui flash, care este observat de observator atunci când viteza luminii scade de la superluminal până la viteza luminii. Este posibil prin faptul că petele nu conțin nicio masă, astfel încât nu încalcă legile fundamentale ale Relativității Speciale.
Un alt exemplu apare în mod regulat în natură, în care fascicule de lumină dintr-un pulsar mătura peste nori de praf transmis de spațiu, creând o coajă sferică de lumină și radiații care se extinde mai repede decât c când intersectează o suprafață. La fel este valabil și pentru umbrele cu mișcare rapidă, unde viteza poate fi mult mai rapidă și nu se limitează la viteza luminii dacă suprafața este unghiulară.
La o întâlnire a American Astronomical Society din Seattle, Washington, la începutul acestei luni, Nemiroff a împărtășit modul în care aceste efecte pot fi folosite pentru a studia universul.
„Boom-urile fotonice se petrec în jurul nostru destul de frecvent”, a spus Nemiroff într-un comunicat de presă, „dar sunt întotdeauna prea sumare pentru a observa. Afară în cosmos durează destul de mult pentru a observa - dar nimeni nu s-a gândit să le caute! ”
Spune el, ar putea fi folosit pentru a dezvălui informații despre geometria tridimensională și distanța corpurilor stelare precum planetele din apropiere, asteroizii care trec și obiectele îndepărtate iluminate de pulsars. Cheia este găsirea unor modalități de a le genera sau observa cu exactitate.
În scopul studiului său, Nemiroff a luat în considerare două exemple de scenarii. Primul a implicat un fascicul străbătut de un obiect sferic împrăștiat - adică pete de lumină care se deplasează pe Lună și tovarăși pulsare. În al doilea, fasciculul este traversat pe un „perete plan de împrăștiere sau filament liniar” - în acest caz, Nebula variabilă a lui Hubble.
În primul caz, asteroizii ar putea fi cartografiați în detaliu folosind un fascicul laser și un telescop echipat cu o cameră de mare viteză. Laserul ar putea fi măturat pe suprafață de mii de ori pe secundă și s-au înregistrat licăriri. În aceasta din urmă, umbrele sunt observate trecând între steaua strălucitoare R Monocerotis și reflectând praful, la viteze atât de mari încât creează boomuri fotonice care sunt vizibile zile sau săptămâni.
Acest tip de tehnică imagistică este fundamental diferită de observațiile directe (care se bazează pe fotografia lentilelor), radar și lidar convențional. De asemenea, se distinge de radiația Cherenkov - radiația electromagnetică emisă atunci când particulele încărcate trec printr-un mediu cu o viteză mai mare decât viteza luminii din acel mediu. Un caz concret este strălucirea albastră emisă de un reactor nuclear subacvatic.
În combinație cu celelalte abordări, ar putea permite oamenilor de știință să obțină o imagine mai completă a obiectelor din Sistemul nostru solar, și chiar corpuri cosmologice îndepărtate.
Studiul lui Nemiroff a fost acceptat pentru publicare de către Publicațiile Astronomical Society of Australia, cu o versiune preliminară disponibilă online la arXiv Astrophysics
Citire ulterioară:
Comunicat de presă Michigan Tech
Robert Nemiroff / Michigan Tech
