@ 2019.10.06 , 13:00

某些伽马射线爆发事件似乎倒放了一遍

按照常理,时间的箭头总是指向一个方向。但是去年,研究人员发现某些伽马射线爆发事件似乎在自我循环——如同在时间长河中逆行。

现在,新研究提出了可能导致此时间可逆效应的潜在答案。如果相对论性射流中产生的伽马脉冲的传播速度超越了光速,则上面的现象就能够得到解释。

超光速实际上是可以做到的。我们知道,当光通过介质(例如气体或等离子体)时,其相速度要比c慢一些——c是真空中的光速符号,而据我们所知,也是宇宙的速度上限。

因此,脉冲可以以超光速——因为介质中的光速变小了——通过伽马射线的爆发射流,而不会与相对论发生冲突。

伽马射线爆发是宇宙中最活跃的事件。它们可能会持续几毫秒到几个小时,非常明亮,而且我们还无法罗列出它们的所有可能原因。

从2017年中子星合并事件中,我们观察到,毁天灭地的巨大冲击会导致伽马射线大爆发。天文学家还认为,当一颗巨大的、快速旋转的恒星坍塌成一个黑洞时,也会产生这样的爆发——巨大的超新星剧烈地将物质喷射到周围的空间中。随后,黑洞被赤道周围的吸积盘云所包围;如果自旋足够快,最初抛出的物质落回黑洞,将导致黑洞两极喷出相对论性射流,并在产生伽马射线爆发之前穿过原恒星的外壳。

我们知道,当通过介质时,粒子的移动速度可能比光快。这种现象就是著名的契伦科夫Cherenkov辐射出现的原因。当诸如电子之类的带电粒子在水中移动的速度快于光的相速度时,就会产生这种“辉光”。

查尔斯顿学院的天体物理学家Jon Hakkila和密歇根理工大学的Robert Nemiroff认为,在伽马射线暴射流中也可以观察到同样的效果,并进行了数学建模完成了演示。

他们在论文中写道:“在该模型中,不断膨胀的伽马射线爆发射流中的冲击波从亚光速加速到超光速,或从超光速减慢至亚光速。脉冲与周围介质相互作用时,以比该介质中的光更快的速度传播,并产生契伦科夫和/或其他辐射;而脉冲的传播速度低于该介质中的光速时,则产生其他机制(例如热化的康普顿或同步加速器激波辐射)。这些转变通过相对论性画面折叠过程,既产生了时间上随时间流逝的变化,又产生了时间上的反向变化。”

按道理,在契伦科夫探测器中就会出现相对论性画面折叠过程:当以近光速传播的带电粒子进入水中时,其运动速度快于其产生的切伦科夫辐射,因此,它似乎同时出现在两个位置:一个图像似乎在时间上向前移动,而另一副图像似乎在向后移动。

请注意,此折叠现象尚未在实验中被观察到。但是,如果真的存在,那么它也可以解释在伽马射线爆发中看到的时间可逆性。

当然,未来还需要做更多的研究。Hakkila说:“标准的伽马射线爆发模型忽略了时间可逆的光折叠特性。超光速射流模型在保留了许多标准模型特征的同时,也考虑了这些特性。”

该研究已发表在《天体物理学期刊》上。

本文译自 sciencealert,由译者 majer 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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