Wir können erklären.
Soweit wir wissen, bewegt sich die Zeit nur in eine Richtung. Im Jahr 2018 fanden die Forscher jedoch Ereignisse in einigen der Gammastrahlen-Burst-Impulse, die sich wiederholten, als würden sie rechtzeitig zurückkehren.
Heute liefern neue Forschungsergebnisse eine Antwort darauf, was diesen Zeitumkehrbarkeitseffekt verursachen könnte. Wenn sich die Wellen in relativistischen Jets, die Gammastrahlen erzeugen, schneller als Licht ausbreiten – mit “überluminalen” Geschwindigkeiten – könnte ein Effekt die Zeitumkehrbarkeit sein.
Solche beschleunigenden Wellen können tatsächlich möglich sein. Wir wissen, dass wenn Licht durch ein Medium (wie Gas oder Plasma) tritt, seine Phasengeschwindigkeit etwas langsamer ist als die Lichtgeschwindigkeit im Vakuum und, soweit wir wissen, die Geschwindigkeitsbegrenzung des Universums.
Folglich kann sich die Welle mit überluminaler Geschwindigkeit durch den Strahlstoß von Gammastrahlen bewegen, ohne die Relativität zu verletzen. Aber um dies zu verstehen, müssen wir uns die Quelle dieser Fackeln ansehen.
Gammastrahlen sind die energiereichsten Explosionen im Universum. Sie können einige Millisekunden bis zu mehreren Stunden dauern, sie sind ungewöhnlich hell, und wir haben noch keine vollständige Liste ihrer Ursachen.
Wir wissen aus unseren Beobachtungen von 2017 über kollidierende Neutronensterne, dass diese Kollisionen Gammastrahlenausbrüche erzeugen können. Astronomen glauben auch, dass solche Ausbrüche auftreten, wenn ein massiver, sich schnell drehender Stern in ein Schwarzes Loch fällt und Material in einer kolossalen Hypernova gewaltsam in den umgebenden Raum ausstößt.
Das Schwarze Loch ist um den Äquator von einer Wolke aus Akkretionsmaterial umgeben. Wenn es sich schnell genug dreht, führt der Rückstoß des ursprünglich explodierten Materials dazu, dass relativistische Jets aus den Polarregionen abgefeuert werden, die durch die äußere Hülle des Vorläufer-Sterns explodieren, um Gammastrahlen-Bursts zu erzeugen.
Kehren wir nun zu den Wellen zurück, die sich schneller als Licht ausbreiten.
Wir wissen, dass sich Partikel in einem Medium schneller bewegen können als Licht. Dieses Phänomen ist für die berühmte Cherenkov-Strahlung verantwortlich, die oft als charakteristisches blaues Leuchten wahrgenommen wird. Dieses Leuchten – ein “Lichtboom” – tritt auf, wenn sich geladene Teilchen wie Elektronen schneller als die Phasengeschwindigkeit des Lichts bewegen.
Die Astrophysiker John Hakkila vom College of Charleston und Robert Nemiroff von der Michigan Technological University glauben, dass der gleiche Effekt bei Gammastrahlen-Burst-Jets beobachtet werden kann, und haben mathematische Simulationen durchgeführt, um zu demonstrieren, wie dies geschieht.
“In diesem Modell wird eine Stoßwelle in einem expandierenden Gammastrahlenstrahl von Licht auf Superluminalgeschwindigkeit beschleunigt oder von Superluminal auf Licht verlangsamt”, schreiben sie in ihrer Arbeit.
'Die Stoßwelle interagiert mit der Umgebung und erzeugt Cherenkov und / oder andere Strahlung, wenn sie sich schneller als die Lichtgeschwindigkeit in dieser Umgebung bewegt, und andere Mechanismen (wie thermische Compton- oder Synchrotron-Schockstrahlung), wenn sie sich langsamer als die Lichtgeschwindigkeit bewegt.
“Diese Übergänge erzeugen als Lichtkurve des Gammastrahlens der Rückwärtszeit, während das relativistische Bild verdoppelt wird.”
Es wird angenommen, dass diese Verdoppelung des relativistischen Bildes bei Cherenkov-Detektoren auftritt. Wenn ein geladenes Teilchen, das sich mit einer Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit bewegt, auf Wasser trifft, bewegt es sich schneller als die von ihm erzeugte Cherenkov-Strahlung und könnte daher hypothetisch gleichzeitig an zwei Orten landen: Ein Bild scheint sich zeitlich vorwärts zu bewegen, und der andere bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung.
Beachten Sie, dass diese Verdoppelung noch nicht experimentell beobachtet wurde. In diesem Fall wird jedoch eine zeitliche Reversibilität erzeugt, die auf den Lichtkurven der Gammastrahlung beobachtet wird und auftritt, wenn eine Stoßwelle, die durch ein reaktives Medium läuft, auf Geschwindigkeiten beschleunigt wird, die die Lichtgeschwindigkeit überschreiten, und auf Lichtgeschwindigkeiten verlangsamt wird.
Die Forscher stellten die Hypothese auf, dass der Impaktor, der für die Erzeugung des Gammastrahlenausbruchs verantwortlich ist, eine großräumige Welle ist, die beispielsweise durch eine Änderung der Dichte oder des Magnetfelds verursacht wird. Dies erfordert eine weitere Analyse.
“Standard-GRB-Modelle vernachlässigen die zeitreversiblen Eigenschaften der Lichtkurve”, sagte Hakkila. “Die Bewegung des Superluminalstrahls erklärt diese Eigenschaften, während viele der Standardeigenschaften des Modells beibehalten werden.”
Die Studie wurde im Astrophysical Journal veröffentlicht.
