U dalekom kutku svemira nešto putuje brže od svjetlosti.
Ne, zakoni fizike se ne krše: Još je uvijek istina da ništa ne može putovati brže od svjetlosti u vakuumu praznog prostora. Ali kada svjetlost putuje kroz materiju, poput međuzvjezdanih plinova ili juhe nabijenih čestica, ona se usporava, što znači da bi je druga materija mogla prestići. A to bi moglo objasniti čudnu simetriju u impulsima neke od najenergičnijih svjetlosti u svemiru, zvane gama zračenja.
Ove kriptične pukotine - sjajni bljeskovi svjetlosti gama zraka koji dolaze iz dalekih galaksija - formiraju se kada se masivne zvijezde urušavaju ili kada se sudaraju ultrazvučne neutronske zvijezde. Te kataklizme šalju brzi mlaz vruće, nabijene plazme zumiranjem kroz svemir.
Ali ti signali imaju neobičnu simetriju, a razlog koji im je još uvijek je misterija.
Eksplozija gama zraka ne svijetli i zatamnjuje se u jednom stalnom vrhuncu, već umjesto toga u treperavom obrascu, rekao je Jon Hakkila, astrofizičar s koledža u Charlestonu u Južnoj Karolini.
Hakkila je godinama radio na ovoj slagalici. Sada, on i suradnik imaju rješenje: plazma koja putuje i sporije i brže od brzine svjetlosti mogla bi objasniti ovaj treperi obrazac, kao što su izvijestili u časopisu objavljenom 23. rujna u The Astrophysical Journal. Ako su u pravu, možda će nam pomoći da shvatimo što zapravo proizvodi te gama-zrake.
"Smatram to velikim korakom naprijed", koji povezuje pojave malih razmjera u plazmi s našim promatranjima velikih razmjera, rekao je Dieter Hartmann, astrofizičar sa sveučilišta Clemson koji nije bio uključen u studiju.
U posljednjih nekoliko godina, Hakkila je otkrio da gama-rafali imaju male fluktuacije svjetline naspram ukupnog osvjetljenja i zatamnjenja. Ako oduzmete sveobuhvatnije osvjetljavanje i zatamnjenje, preostaje vam niz manjih vrhova - jedan primarni vrh s manjim vrhovima svjetline prije i poslije. I ovaj je uzorak čudno simetričan. Ako „preklopite“ uzorak na glavnom vrhu i ispružite jednu stranu, dvije strane se izvrsno podudaraju. Drugim riječima, svjetlosni obrazac impulsa praska gama zraka nagovještava skup zrcalnih događaja.
"Što god se dogodilo s prednje strane dogodilo se na stražnjoj strani", rekao je Hakkila. "A događaji su znali da se odvijaju obrnutim redoslijedom."
Iako astronomi ne znaju što uzrokuje emisiju gama zračenja na ljestvici čestica, prilično su sigurni da se to događa kada mlazovi plazme koji putuju brzinom svjetlosti komuniciraju s okolnim plinovima. Hakkila je pokušavao pronaći objašnjenja kako bi ove situacije mogle stvoriti simetrične svjetlosne impulse kad je to čuo od Roberta Nemiroffa, astrofizičara sa Michigan Tehnološkog sveučilišta.
Nemiroff je proučavao što se događa kada objekt putuje kroz okolni medij brže od svjetlosti koje emitira, a naziva se superluminalno gibanje. U prethodnim istraživanjima, Nemiroff je otkrio da kada takav objekt prijeđe sporije od svjetlosti do bržeg od svjetlosti, ili obrnuto, ovaj prijelaz može pokrenuti fenomen koji se naziva relativističko udvostručavanje slike. Nemiroff se pitao može li to objasniti simetrične obrasce koje je Hakkila pronašao u impulsima pucanja gama zraka.
Pa što je točno "relativistička slika udvostručena?" Zamislite brod koji stvara pukotine dok se kreće preko jezera prema obali. Ako čamac putuje sporije od valova koje stvara, osoba koja stoji na obali vidjet će da raspeti broda udaraju na obalu redoslijedom kojim ih je stvorio. Ali ako čamac putuje brže od valova koje stvara, čamac će preteći prvi val koji stvara samo da bi stvorio novu pukotinu ispred tog i slično. Na taj će način nove pukotine koje je stvorio čamac stići do obale prije nego što su ga stvorili prvi valovi. Osoba koja stoji na obali vidjet će kako su rippe udarale u obalu redovno obrnutim redoslijedom.
Ista ideja odnosi se i na gama zrake. Ako uzrok eksplozije gama zraka putuje brže od svjetlosti koje emitira kroz plin i tvar koja ga okružuje, vidjeli bismo uzorak emisije obrnutim kronološkim redoslijedom.
Hakkila i Nemiroff su zaključili da bi to moglo činiti polovicu simetričnog impulsa praska gama zraka.
Ali što ako materijal prvo putuje sporije od brzine svjetlosti, ali zatim ubrzava? Što ako je počelo brzo, a zatim usporilo? U oba slučaja emisiju možemo vidjeti kronološkim redoslijedom i obrnutim kronološkim redoslijedom, jedno za drugim, stvarajući simetrični uzorak pulsa poput simetričnih vrhova opaženih u rafalima gama zraka.
Još uvijek nedostaju dijelovi ove zagonetke. Za jedno, istraživači još uvijek ne znaju što uzrokuje ove pukotine na mikroskopskoj ljestvici. No ovaj predloženi model daje istraživačima jedan mali trag u lovu da pronađu konačni uzrok eksplozija gama zraka, rekao je Hartmann.
