Η ψευδαίσθηση κάνει τα συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων να φαίνονται ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός
Ένας πίδακας υλικού που απελευθερώθηκε από τη σύγκρουση αστεριών νετρονίων GW170817 ταξιδεύει με 99,97 τοις εκατό της ταχύτητας του φωτός και καταφέρνει να φαίνεται σαν να παραβιάζει τους νόμους της φυσικής ταξιδεύοντας επτά φορές πιο γρήγορα. Ο πίδακας εθεάθη από τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και Gaia τις ημέρες λίγο μετά τη σύγκρουση, αλλά χρειάστηκαν πέντε χρόνια για να επεξεργαστούν και να αναλυθούν επαρκώς οι εικόνες ώστε να αποκαλυφθεί τι συμβαίνει.
Η ανίχνευση του GW170817, η πρώτη συγχώνευση άστρων νετρονίων που παρατηρήθηκε, μεταμόρφωσε την αστρονομία. Ήταν η πρώτη φορά που ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων και τηλεσκόπια που λειτουργούσαν στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα συνεργάστηκαν για να μελετήσουν το ίδιο περιστατικό και συμμετείχαν 70 παρατηρητήρια. Η συνεργασία ήταν πέρα από τον κόσμο – τα όργανα στο διάστημα αποσπάστηκαν επίσης από ό,τι έκαναν για να συλλάβουν όσα φωτόνια μπορούσαν.
Ο συνδυασμός των μαζών των δύο άστρων νετρονίων δημιούργησε ένα αντικείμενο τόσο πυκνό που κατέρρευσε σε μια μαύρη τρύπα, η οποία τράβηξε υλικό από τη γύρω περιοχή σε έναν ταχέως περιστρεφόμενο δίσκο, του οποίου οι πόλοι απελευθέρωσαν ισχυρούς πίδακες. Μια ανάλυση αυτών των πίδακα στη Φύση αποκαλύπτει πόσο κοντά προσέγγισαν την ταχύτητα του φωτός, αλλά η επιστημονική έρευνα λειτουργεί συχνά με πιο εντυπωσιακό ρυθμό και η εργασία δημοσιεύτηκε μόλις τώρα. Στην πορεία, οι συγγραφείς υποστηρίζουν την υπόθεση ότι οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι συνέπεια συγχωνεύσεων αστεριών νετρονίων.
Οι συγγραφείς της εργασίας συνδύασαν δεδομένα που παρήχθησαν από το Hubble και τη Gaia οκτώ και 159 ημέρες μετά τη σύγκρουση, με ραδιοφωνικές μελέτες που πραγματοποιήθηκαν στις 75 και 230 ημέρες. Οι παρατηρήσεις μήκους κύματος ραδιοφώνου πραγματοποιήθηκαν με τηλεσκόπια που συνεργάζονται για χιλιάδες χιλιόμετρα χρησιμοποιώντας την συμβολομετρία πολύ μεγάλης γραμμής βάσης (VLBI).
«Είμαι έκπληκτος που το Hubble θα μπορούσε να μας δώσει μια τόσο ακριβή μέτρηση, η οποία ανταγωνίζεται την ακρίβεια που επιτυγχάνεται από τα πανίσχυρα ραδιοτηλεσκόπια VLBI που διασκορπίζονται σε όλη την υδρόγειο», δήλωσε ο Δρ Kunal Mooley του CalTech σε μια δήλωση.
Οι μετρήσεις από το Hubble ήταν ακριβείς, αλλά αρχικά φαίνονται παράλογες, καθώς δείχνουν τον πίδακα να κινείται επτά φορές την ταχύτητα του φωτός. Καθώς η επιστημονική φαντασία μας έχει συνηθίσει σε έννοιες όπως η "ταχύτητα στημόνι πέντε", η ταχύτητα φωτός παραμένει ένα απαράβατο εμπόδιο. Η υπέρβαση ακόμη και κατά 7 τοις εκατό, πόσο μάλλον επτά φορές, θα κλονίσει τη φυσική μέχρι τον πυρήνα της.
Ωστόσο, αυτή δεν είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι βλέπουν φαινομενικά «υπερφωτιστική» κίνηση και κατανοούν την αιτία της. Ένας πίδακας είναι στραμμένος σχεδόν προς τη Γη, επομένως το φως που εκπέμπεται καθώς εκτείνεται έχει μικρότερη απόσταση για να διανύσει για να φτάσει σε εμάς. Η καθυστέρηση μεταξύ της εκπομπής του φωτός από το μπροστινό άκρο του πίδακα και του σημείου προέλευσής του συγκαλύπτεται δημιουργώντας μια ψευδαίσθηση ταξιδιού ταχύτερου από το φως. Μετρώντας το χάσμα μεταξύ της ταχύτητας που φαίνεται να ταξιδεύει ο πίδακας και της μέγιστης δυνατής ταχύτητάς του, οι συγγραφείς μπόρεσαν να υπολογίσουν τη γωνία του πίδακα σε σχέση με τη Γη μεταξύ 19 και 25 μοιρών. Αυτό με τη σειρά του τους βοήθησε να εκτιμήσουν πόσο κοντά στην ταχύτητα του φωτός είναι πραγματικά ο πίδακας.
"Το αποτέλεσμά μας δείχνει ότι το τζετ κινούνταν τουλάχιστον με 99,97% την ταχύτητα του φωτός όταν εκτοξεύτηκε", είπε ο Δρ Wenbin Lu από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ.
Οι εκρήξεις ακτίνων γάμμα είναι τόσο ισχυρές, οι αστρονόμοι είχαν αρχικά προβληματιστεί για το τι θα μπορούσε να τις δημιουργήσει. Οι πίδακες που παράγονται από συγχωνεύσεις άστρων νετρονίων έγιναν μια ευνοϊκή εξήγηση, αλλά μόνο τώρα μπορούμε να επιβεβαιώσουμε ότι υπάρχουν τέτοιοι πίδακες και είναι αρκετά γρήγοροι για να παράγουν τις εκρήξεις.
Όπως σημειώνει η εφημερίδα, αυτή η εργασία είναι μόνο η αρχή, το JWST θα μπορεί να βλέπει γεγονότα όπως αυτό με ακρίβεια που ξεπερνά κατά πολύ αυτή του Hubble.
Η μελέτη δημοσιεύεται στο Nature (ανοικτή πρόσβαση).
