Ozvěna výbuchu gama paprsků může být rychlejší než světlo

MAGAZÍN - Vesmír autor: Ladislav Loukota

Záblesky záření gama mohou překročit rychlost světla. Přitom ale neporuší Einsteinovu speciální teorii relativity. Jak to je možné?

Umělecké ztvárnění gama záblesku

Umělecké ztvárnění gama záblesku,zdroj: Profimedia.cz

Kosmické signály létají stamilióny či miliardami světelných let. Po většinu moderní astronomie však byli původci signálů neznámí.

Některé z rychlých radiových záblesků občas zjitřily pozornost i mimo vědeckou komunitu. Hrst určitých signálů se opakovala, což okamžitě vyvolalo myšlenky na případný kontakt s inteligentní civilizací. Pozdější studium takovou hypotézu ale vždy vyvrátilo.

Už loni v lednu byl jeden z opakujících se signálů, FRB 1211002, vysvětlen jako hvězda padající skrz magnetické pole do černé díry. Opakování bylo dané tím, že hvězda byla neutronová – a ta vysílá periodické radiové signály běžně. Tentokrát byl však signál z dané hvězdy pozměněn přítomností specifického prostředí v okolí černé díry.

Teď se podobného vysvětlení dočkaly i exotické záblesky záření gama, které detekovala na oběžné dráze Comptonova gama observatoř americké NASA už mezi lety 1991 až 2000.

profimedia-0102937164compton

Comptonova gama observatoř na oběžné dráze,zdroj:Profimedia.cz

Do loňského roku se ale daným datům nikdo příliš nevěnoval. Studie týmu Jona Hakkila však v šestici signálů objevila cosi zvláštního.

Gama záření je samozřejmě v kosmu přemíra, šestice loňských signálů ale dílem obsahovala vlnovou strukturu působící dojmem, že obsahují obrácenou ozvěnu sebe sama. Již loňský návrh na vysvětlení nabízel řešení, které se obejde bez magie – signál se zřejmě v místě původu odrazil od nějakého jiného objektu (navrhováno bylo mračno elektronů či iontů), a obrácená ozvěna se podepíše na jeho exotické povaze.

Světlo a média

Jon Hakkila a jeho tým mají za to, že našli přesnější vysvětlení. A přitom nemuseli rozbíjet zákony fyziky – ačkoliv to na první pohled udělali. Zpětný otisk signálu podle Hakkily nastává, pokud záblesk záření letí nadsvětelnou rychlostí.

Jak je to možné? Rychlost světla ve vakuu je maximální potvrzená rychlost, jaké lze v kosmu dosáhnout. Ale rychlost světla v různých médiích se může značně lišit.

Například ve vodě se světlo šíří jenom třemi čtvrtinami rychlosti ve vakuu. Technicky vzato tak lze říct, že vůči rychlosti světla ve vodě se světlo vzduchem šíří "nadsvětelně". Něco podobného tedy pozorujete doslova pokaždé, když se jdete projít kolem řeky.

Tento rychlostní limit pomalejších prostředí lze však u nabitých částic i překonat. Vzniká při tom "Čerenkovovo záření" jako vedlejší produkt lokalizovaného překonání rychlosti světla.

Tento jev je pozorovatelný i v jaderných reaktorech, kdy elektrony vycházející ze štěpeného materiálu procházející vodou (chladícím médiem) rychlostí vyšší, než je rychlost světla ve vodě. Čerenkovovo záření při tom generuje slabě modré světelné záření.

Něco podobného se zřejmě může za zvláštní konstelace podmínek stávat i v případě záření gama, a to neutronových hvězd pohlcovaných černou dírou. V okolí černé díry je torzo hvězdy rozprostřeno do akrečního disku, záření gama přitom emitují polární regiony černé díry (takzvané jety).

Když se čas převrací

Hakkila se domnívá, že pokud signál z tohoto děje musí projít médiem s nižší rychlostí světla (podobně jako je tomu ve vodě), je vedlejším efektem i obrácená ozvěna ve stopě signálu.

"Převrácení času" v modulaci záblesku gama záření se tak podobá Čerenkovovu záření – je to projev vstupu rychlejšího signálu do "pomalejšího" média, nejsou však při něm emitovány Čerenkovovy fotony, ale ozvěna původního signálu. Nejspíš kvůli odrazu části paprsku v médiu, kterým prolétá.

Fanoušci sci-fi, kteří doufali, že novinka bude souviset s objevem "skutečné" nadsvětelné rychlosti, můžou tedy být mírně zklamáni. Einsteinova teze speciální relativity, že šíření světla ve vesmíru je všude stejné, tak odolala.

Je ale podstatné si uvědomit důsledky objevu.

Pokud se podaří Hakkilovy závěry experimentálně potvrdit, detekce podobných vlnových struktur v záblescích gama záření na miliony světelných let přinese zvěst o tom, z jakého zdroje záblesk vychází a jaké je jeho prostředí. To celé, aniž bychom ono místo původu, kdy viděli ve viditelném světle.

I miliony let po srážce neutronových hvězd s černými dírami tak budeme konečně schopni lépe dešifrovat povahu srážky, kde a v jakých souvislostech nastala. Tak či onak to je tedy svým způsobem cestování časem a prostorem.

Studie byla publikována v časopise The Astrophysical Journal.

Tagy: neutronová hvězda černá díra gama záblesk záření gama věda a poznání Einsteinova speciální teorie relativity