Într-un colț îndepărtat al universului, ceva călătorește mai repede decât lumina.
Nu, legile fizicii nu sunt încălcate: este adevărat că nimic nu poate călători mai repede decât lumina în vidul spațiului gol. Dar când lumina călătorește prin materie, precum gazul interstelar sau o supă de particule încărcate, aceasta încetinește, ceea ce înseamnă că o altă materie ar putea să o depășească. Și asta poate explica simetria ciudată în impulsuri ale unora dintre cele mai energice lumini din univers, numite explozii de raze gamma.
Aceste explozii criptice - sclipiri luminoase de raze gamma care provin din galaxii îndepărtate - se formează atunci când stelele masive se prăbușesc sau când stelele de neutroni ultradense se ciocnesc. Aceste cataclisme trimit jeturi de viteză cu zoom cald de plasma încărcată prin spațiu.
Dar aceste semnale au o simetrie ciudată, iar motivul pentru care o fac este încă un mister.
O explozie de raze gamma nu se luminează și se întunecă într-un vârf constant, ci în schimb într-un tipar pâlpâitor, a spus Jon Hakkila, astrofizician la Colegiul Charleston din Carolina de Sud.
Hakkila a lucrat la acest puzzle de ani buni. Acum, el și un colaborator au o soluție: plasma care călătorește atât mai lent, cât și mai repede decât viteza luminii ar putea explica acest tipar pâlpâitor, după cum raportează într-un document publicat pe 23 septembrie în The Astrophysical Journal. Dacă au dreptate, poate ne ajută să înțelegem ce produce de fapt aceste raze gamma.
„Mi se pare un mare pas înainte”, care conectează fenomenele la scară mică din plasmă la observațiile noastre la scară largă, a declarat Dieter Hartmann, un astrofizician la Universitatea Clemson care nu a fost implicat în studiu.
În ultimii ani, Hakkila a constatat că exploziile cu raze gamma au fluctuații mici de luminozitate, pe deasupra strălucirii și întunecării lor generale. Dacă scade strălucirea și întunecarea generală, vei rămâne cu o serie de vârfuri mai mici - un vârf primar cu vârfuri mai mici în luminozitate înainte și după. Și acest model este ciudat de simetric. Dacă „pliați” modelul în vârful principal și întindeți o parte, cele două părți se potrivesc remarcabil de bine. Cu alte cuvinte, modelul de lumină al impulsului unei explozii de raze gamma indică un set de evenimente oglindite.
"Orice s-a întâmplat pe partea din față s-a întâmplat pe partea din spate", a spus Hakkila. „Și evenimentele au știut să se întâmple în ordine inversă”.
Deși astronomii nu știu care sunt cauzele emisiilor de rafale de raze gamma la scara particulelor, ei sunt destul de siguri că se întâmplă atunci când jeturile de plasmă care se deplasează aproape de viteza luminii interacționează cu gazele din jur. Hakkila a încercat să vină cu explicații despre cum aceste situații ar putea produce pulsiuni de lumină simetrice când a auzit de la Robert Nemiroff, un astrofizician la Universitatea Tehnologică din Michigan.
Nemiroff a studiat ce se întâmplă când un obiect călătorește printr-un mediu înconjurător mai repede decât lumina pe care o emite, numită mișcare superluminală. În cercetările anterioare, Nemiroff a descoperit că atunci când un astfel de obiect trece de la călătoria mai lentă decât lumina la mai repede decât lumina sau invers, această tranziție poate declanșa un fenomen numit dublarea imaginii relativiste. Nemiroff s-a întrebat dacă acest lucru ar putea contabiliza modelele simetrice pe care Hakkila le-a găsit în impulsurile de izbucnire de raze gamma.
Deci, care este exact „dublarea imaginii relativiste?” Imaginați-vă o barcă creând ondulări în timp ce se deplasează pe un lac spre țărm. Dacă barca călătorește mai încet decât valurile pe care le creează, o persoană care stă pe țărm va vedea că ondularea bărcii lovește țărmul în ordinea în care barca le-a creat. Dar dacă barca călătorește mai repede decât valurile pe care le creează, barca va depăși primul val pe care îl creează doar pentru a crea o nouă ondulare în fața aceleia și așa mai departe. În acest fel, noile onduleuri create de barcă vor ajunge pe mal mai repede decât primele valuri pe care le-a creat. O persoană care stă pe țărm va vedea că ondulările lovesc malul într-o ordine inversată în timp.
Aceeași idee se aplică exploziilor cu raze gamma. Dacă cauza unei explozii de raze gamma se deplasează mai repede decât lumina pe care o emite prin gazul și materia care îl înconjoară, am vedea modelul de emisie în ordine cronologică inversă.
Hakkila și Nemiroff au motivat că acest lucru ar putea reprezenta jumătate din pulsul simetric al unei explozii de raze gamma.
Dar dacă materialul ar călători mai întâi mai lent decât viteza luminii, dar apoi accelerat? Ce se întâmplă dacă a început repede și apoi a încetinit? În ambele cazuri, am putea observa emisia atât în ordine cronologică, cât și în ordine cronologică inversă, unul după altul, realizând un model de puls simetric, cum ar fi vârfurile simetrice observate în explozii de raze gamma.
Încă mai lipsesc piesele acestui puzzle. Pentru unul, cercetătorii încă nu știu ce provoacă aceste explozii la scara microscopică. Dar acest model propus le oferă cercetătorilor un mic indiciu în vânătoare pentru a găsi cauza finală a exploziilor de raze gamma, a spus Hartmann.
