Najsilnejší záblesk gama žiarenia opäť potvrdil všeobecnú teóriu relativity

Umelecký dojem z GRB 190114C. (NASA, ESA a M. Kornmesser)

Minulý rok vedci zaznamenali najenergickejší záblesk gama žiarenia, aký sme kedy videli. Vzdialená galaxia vychrlil kolosálnu erupciu v rozsahu bilióna elektrónvoltov (TeV), ktorý poskytuje neoceniteľný nový pohľad na fyziku týchto neuveriteľne energetických udalostí.

To bolo samo o sebe dosť úžasné – ale teraz astrofyzici použili výbuch na vykonanie nového, presného testu teórie všeobecná relativita . A - quelle prekvapenie! - tento test zistil, že rýchlosť svetla je vo vákuu konštantná.

Relativita opäť prebehla na výbornú.



Test je založený na základnom princípe špeciálna teória relativity volal Lorentzova invariancia . Vyjadruje, že bez ohľadu na to, kde sa vo vesmíre nachádzate, fyzikálne zákony – vrátane rýchlosti svetla vo vákuu – zostávajú rovnaké.

Niektoré teórie naznačujú, že Lorentzova invariancia by sa mohla zrútiť - čo sa nazýva porušenie Lorentzovej invariancie - pri veľmi vysokých energiách, čo spôsobí zmenu rýchlosti svetla v dôsledku účinkov kvantovej gravitácie.

Ak by sa to stalo, potrebovali by sme novú fyzikálnu teóriu, ktorá by to vysvetlila.

Tu prichádzajú gama lúče. Gama žiarenie je najenergetickejšie žiarenie v elektromagnetickom spektre, ktoré vzniká pri rádioaktívnom rozpade atómových jadier.

Gama žiarenie je vyžarované z gama zábleskov a emitované z mŕtvych hviezd, ako sú neutrónové hviezdy a čierne diery v rámci Mliečnej dráhy.

Táto emisia mŕtveho hviezdneho gama žiarenia boladetekovaný v energiách do 450 TeVa emisie do 100 TeV bolipoužíva sa na testovanie, či sa gama lúče zrýchľujú pri porušení Lorentzovej invariantnosti.

Energia z tohto najnovšieho vzplanutia gama žiarenia – nazývaného GRB 190114C, vyžarujúceho z galaxie vzdialenej 4,5 miliardy svetelných rokov – mala nižšiu energiu, medzi 0,2 a 1 TeV, ale ponúkla nový režim na testovanie, pretože by sa malo nahromadiť porušenie Lorentzovej invariantnosti. na vzdialenosť, čím je výraznejšia, čím ďalej sa pohybuje.

'Nikdy nebola vykonaná žiadna štúdia o porušení Lorentzovej invariantnosti na údajoch o zábleskoch gama žiarenia v energetickom rozsahu TeV, jednoducho preto, že doteraz takéto údaje neexistovali.' vysvetlil astronóm Tomislav Terzic univerzity v Rijeke v Chorvátsku.

'Viac ako dvadsať rokov sme očakávali, že takéto pozorovanie by mohlo zvýšiť citlivosť na účinky LIV, ale nevedeli sme povedať, o koľko, kým sme nevideli konečné výsledky našej analýzy.' Bolo to veľmi vzrušujúce obdobie.“

V skutočnosti to nebola jednoduchá úloha. Aby bolo možné zistiť čas emisie fotónov - keď opustili svoj pôvodný bod, čo umožňuje výpočet ich celkovej rýchlosti - je potrebná určitá zmena signálu.

Svetelná krivka GRB 190114C sa však rozpadala monotónne alebo hladko, čo znamenalo, že len na základe týchto informácií nebolo možné povedať, ako dlho trvalo cestovanie vesmírom.

'Pri porovnaní časov príchodu dvoch gama-lúčov rôznych energií sa predpokladá, že boli okamžite emitované zo zdroja,' vysvetlil astrofyzik Daniel Kerszberg z Inštitútu pre fyziku vysokých energií v Barcelone v Španielsku.

'Naše poznatky o procesoch v astronomických objektoch však stále nie sú dostatočne presné na to, aby presne určili čas emisie akéhokoľvek daného fotónu.'

Tím sa teda obrátil na teoretické modelovanie, aby predpovedal emisiu gama žiarenia zo zdroja GRB 190114C ešte predtým, ako ho začali pozorovať teleskopy.

To poskytlo svetelnú krivku, ktorá strmo stúpala, vrcholila a potom monotónne klesala, presne tak, ako bol pozorovaný skutočný zdroj.

To umožnilo tímu vypočítať časovanie emisií - a nezistilo sa žiadne oneskorenie v súlade s porušením Lorentzovej invariantnosti.

To neznamená, že Lorentzova invariancia nemôže byť narušená pri vyšších energiách, ale obmedzuje to narušenie Lorentzovej invariantnosti aj účinky kvantovej gravitácie.

Výskum bol publikovaný v r Fyzické prehľadové listy .

O Nás

Publikácia Nezávislých, Osvedčených Skutočností O Správach O Zdraví, Priestore, Prírode, Technológii A Životnom Prostredí.