Az univerzum távoli sarkában valami gyorsabban halad, mint a fény.
Nem, a fizikai törvényeket nem sértik meg: Még mindig igaz, hogy semmi sem haladhat gyorsabban, mint a fény az üres hely vákuumában. De amikor a fény az anyagon keresztül halad, például csillagközi gázzal vagy töltött részecskék levesével, akkor lelassul, vagyis más anyag előfordulhat, hogy azt felülbírálja. És ez megmagyarázhatja a világegyetem egyik legerősebb energiájának, gamma-sugárzásnak nevezett furcsa szimmetriáját az impulzusokban.
Ezek a rejtélyes robbanások - a távoli galaxisokból származó gamma-sugárzás fényes villanásai - akkor alakulnak ki, amikor a hatalmas csillagok összeomlnak, vagy amikor az ultrafrekvenciás neutroncsillagok összeütköznek. Ezek a kataklizmák forró, töltött plazma gyorshajtású fúvókáit továbbítják az űrben.
De ezeknek a jeleknek furcsa szimmetriája van, és ennek oka még mindig rejtély.
A gamma-sugárzás nem világít és tompít egyetlen állandó csúcsban, hanem egy villogó mintázatban - mondta Jon Hakkila, a dél-karolinai Charlestoni Főiskola asztrofizikusa.
Hakkila évek óta dolgozik ezen a rejtvényen. Most neki és egy munkatársának van egy megoldása: a fénysebességnél lassabban és gyorsabban haladó plazma megmagyarázhatja ezt a villogó mintát, ahogy azt az Astrophysical Journal 23. szeptember 23-án közzétett tanulmányukban közlik. Ha igazuk, segíthet nekünk megérteni, mi valójában ezeket a gamma-sugarakat eredményezi.
"Nagyszerű előrelépésnek tartom", amely a plazma kis méretű jelenségeit összekapcsolja nagyszabású megfigyeléseinkkel - mondta Dieter Hartmann, a Clemsoni Egyetem asztrofizikusa, aki nem vett részt a vizsgálatban.
Az elmúlt néhány évben Hakkila azt tapasztalta, hogy a gamma-sugárzások kis fényerősség-ingadozást mutatnak az általános fényerő és tompításuk mellett. Ha kivonjuk az átfogó és megvilágítás, akkor maradt egy sor kisebb csúcs - az egyik elsődleges csúcs kisebb csúcsok fényerő előtt és után. És ez a minta furcsán szimmetrikus. Ha "áthajtogatja" a mintát a főcsúcson, és kinyújtja az egyik oldalát, a két oldal rendkívül jól illeszkedik. Más szavakkal, a gamma-sugaras robbanás impulzusának fénymintája tükrözött események sorozatára utal.
"Bármi történt az elülső oldalon, a hátoldalán is történt" - mondta Hakkila. "És az események tudták, hogy fordított sorrendben történnek."
Noha a csillagászok nem tudják, mi okozza a gamma-sugaras robbanás kibocsátását a részecskék skáláján, meglehetősen biztosak abban, hogy ez akkor fordul elő, amikor a fénysebesség mellett haladó plazmafúvók kölcsönhatásba lépnek a környező gázokkal. Hakkila megpróbált magyarázatot találni arra, hogy ezek a helyzetek miként hozhatnak szimmetrikus fényimpulzust, amikor Robert Nemirofftól, a Michigan Technológiai Egyetem asztrofizikusától hallotta.
Nemiroff azt tanulmányozta, hogy mi történik, amikor egy tárgy gyorsabban halad át egy környező közegen, mint a kibocsátott fény, úgynevezett superluminális mozgás. A korábbi kutatások során Nemiroff azt találta, hogy amikor egy ilyen objektum a fénynél lassabban halad a fénytől gyorsabb felé, vagy fordítva, ez az átmenet válthatja ki a relativista kétszeresedésnek nevezett jelenséget. Nemiroff azon töprengett, vajon ez magyarázhatja-e azokat a szimmetrikus mintázatokat, amelyeket Hakkila a gamma-sugaras robbanásimpulzusokban talált.
Tehát mi is pontosan a "relativista kép megduplázódik?" Képzelj el egy hajót, amely hullámokat generál, miközben a tó partján halad. Ha a hajó lassabban halad, mint amellyel a hullámok jönnek létre, akkor a parton álló személy látja, hogy a hajó hullámai a partra ütköznek abban a sorrendben, ahogy a hajó létrehozta őket. De ha a hajó gyorsabban halad, mint az általa keltett hullámok, akkor a hajó megteszi az első hullámot, amelyet csak azért hoz létre, hogy új hullámokat hozzon létre az előtte és így tovább. Ilyen módon a hajó által létrehozott új hullámok a parthoz képest hamarabb érkeznek a parthoz, mint az általa létrehozott első hullámok. A parton álló személy látni fogja, hogy a hullámok időben megfordított sorrendben elérik a partot.
Ugyanez az ötlet vonatkozik a gamma-sugárzásra. Ha a gamma-sugárzás rohama gyorsabban halad, mint a fény, amelyet az azt körülvevő gázon és anyagon keresztül bocsát ki, akkor a kibocsátási mintát fordított időrendi sorrendben láthatjuk.
Hakkila és Nemiroff úgy vélték, hogy ez a gamma-sugárzás szimmetrikus impulzusának a felét teheti ki.
De mi lenne, ha az anyag először lassabban haladna, mint a fénysebesség, de aztán gyorsuljon? Mi lenne, ha gyorsan elindulna, majd lelassulna? Mindkét esetben láthatjuk az emissziót kronológiai és fordított időrendi sorrendben egyaránt egymás után, szimmetrikus impulzusmintázatot képezve, mint a gamma-sugaras robbanások során megfigyelt szimmetrikus csúcsok.
Még hiányoznak darabok ehhez a puzzle-hoz. Egyrészt a kutatók még mindig nem tudják, mi okozza ezeket a robbantásokat mikroszkopikus skálán. De ez a javasolt modell a kutatóknak egy kis nyomot ad a vadászatban, hogy megtalálják a gamma-sugárzások végső okát - mondta Hartmann.
