宇宙の片隅で、何かが光よりも速く移動しています。
いいえ、物理学の法則は破られていません。空の空間の真空中で光より速く移動できるものはないというのはまだ事実です。しかし、光が星間ガスや荷電粒子のスープのように物質を通過すると、速度が低下し、他の物質がそれを追い越す可能性があります。そしてそれは、ガンマ線バーストと呼ばれる宇宙で最もエネルギーの高い光のいくつかのパルスの奇妙な対称性を説明するかもしれません。
これらの不可解なバースト-遠い銀河から来るガンマ線光の明るいフラッシュ-は、巨大な星が崩壊したり、超高密度の中性子星が衝突したりすると形成されます。これらの大変動は、高温の荷電プラズマの高速ジェットを宇宙空間に送ります。
しかし、これらの信号には奇妙な対称性があり、それらが行う理由はまだ謎です。
サウスカロライナ州のチャールストン大学の天体物理学者であるジョンハッキラ氏は、ガンマ線バーストは1つの安定したピークでは明るくも暗くもないが、ちらつきのパターンであると述べた。
ハッキラは何年もこのパズルに取り組んできました。現在、彼と共同研究者には解決策があります。TheAstrophysical Journalの9月23日発行の論文で彼らが報告しているように、プラズマが光速よりも遅い速度と速い速度の両方でこのちらつきパターンを説明できる可能性があります。それらが正しい場合、これらが実際にこれらのガンマ線を生成しているものを理解するのに役立つ可能性があります。
研究に関与しなかったクレムソン大学の天体物理学者、ディーター・ハートマン氏は、「プラズマの小規模な現象を私たちの大規模な観測に結びつけるのに、それは大きな前進だと思います」と語った。
過去数年間、ハッキラは、ガンマ線バーストが全体的な明るさと減光に加えて、明るさの小さな変動を持っていることを発見しました。全体的な明るさと減光を差し引くと、一連の小さなピークが残り、1つの主要なピークの前後に輝度の小さなピークができます。そして、このパターンは奇妙に対称的です。メインピークでパターンを「折り畳んで」片側を伸ばすと、両側が非常によく一致します。言い換えると、ガンマ線バーストのパルスの光パターンは、一連のミラーリングされたイベントを示唆します。
「表面で起こったことはすべて裏面で起こった」とハッキラ氏は語った。 「そして、出来事は逆の順序で起こることを知っていた。」
天文学者は粒子スケールで何がガンマ線バースト放出を引き起こすのかは分かりませんが、光速近くを移動するプラズマのジェットが周囲のガスと相互作用するときに起こることはかなり確実です。ハッキラは、ミシガン工科大学の宇宙物理学者であるロバートネミロフ氏から聞いたとき、これらの状況が対称的な光パルスをどのように生成するかについての説明を考え出そうとしていました。
ネミロフは、物体が放射する光よりも速く周囲の媒体を通過するときに何が起こるかを調べていました。これは超光速運動と呼ばれます。以前の研究で、ネミロフは、そのようなオブジェクトが光よりも遅く移動するから光よりも速く移動する場合、またはその逆の場合、この遷移が相対論的イメージの倍増と呼ばれる現象を引き起こす可能性があることを発見しました。ネミロフは、これがハッキラがガンマ線バーストパルスで見つけた対称的なパターンを説明できるかどうか疑問に思いました。
では、「相対論的イメージの倍増」とは正確には何なのでしょうか。ボートが湖を横切って岸に向かって移動するときに波紋を作成すると想像してください。ボートが作成する波よりもゆっくりと移動する場合、岸に立っている人は、ボートが波を作成した順序で波が波を岸に打ち付けるのを確認できます。しかし、ボートが作成する波よりも速く移動する場合、ボートは最初に作成する波を追い越して、その波の前に新しい波紋を作成するだけです。このようにして、ボートによって作成された新しい波紋は、最初に作成された波よりも早く海岸に到達します。海岸に立っている人は、波紋が時間を逆にして海岸に当たるのを見ます。
同じことがガンマ線バーストにも当てはまります。ガンマ線バーストの原因が、ガスとそれを取り巻く物質を通して放出する光よりも速く移動している場合、放出パターンが時系列の逆に表示されます。
ハッキラとネミロフは、これがガンマ線バーストの対称パルスの半分を占める可能性があると推論した。
しかし、材料が最初に光の速度よりも遅い速度で移動し、その後加速した場合はどうなりますか？それが速く始まり、その後遅くなった場合はどうなりますか？どちらの場合も、放射が時系列順と逆時系列の両方で順番に表示され、ガンマ線バーストで観測される対称ピークのような対称パルスパターンを作成する可能性があります。
このパズルにはまだ欠けている部分があります。一つには、研究者たちは、これらのバーストを微視的なスケールで引き起こしている原因をまだ知りません。しかし、この提案されたモデルは研究者にガンマ線バーストの最終的な原因を見つけるための小さな手掛かりを与えるとハートマンは言った。
