伽玛射线暴经历时间逆转的原因,可能与超光速有关

我们已知时间只朝一个方向前进,那就是未来。但在2018年,天文学家观测到一些伽玛射线暴的事件在重复发生,就如同它们逆转时间后再进行很多次一样,而最近的研究提出了一个可能的答案,如果伽玛射线暴的相对论性喷流中的波速超过光速,也即“超光速”,便可能造成时间的可逆性。

这种加速实际上是能做到的,当光在通过某些介质时,它在该介质(又称为相)的相速比真空中的光速还要慢,故波可以在不打破宇宙速度极限的条件下,以超光速前进,但需要厘清这些喷流的来源。

伽玛射线暴是目前人类所知在宇宙中能量最大的爆炸,它们的持续时间可能从几毫秒甚至到几小时,人类对它知之甚少,从一些中子星对撞的观测可得知,这些碰撞会产生该现象,且有许多天文学家相信,当一颗巨大且高速旋转的恒星坍缩成黑洞时,原先会产生巨大的超新星向周围猛烈喷发,但却因为自身重力场太强,将物质压缩在其两极地区喷发出来成为高速喷流,这种现象即为伽玛射线暴。

当声波在空气中行走的速度慢于物体的速度时,称为超音速,其后方会产生音爆,例如超音速客机或火箭;而粒子在介质中的行走速度比光在同一个介质的速度还快时,就称为超光速,这种现象会产生“光爆”,当电子在水中的前进速度比光还快时称为契忍可夫辐射,会发出一种独特的蓝光,伽玛射线暴也会发生同样的现象,科学家已经利用计算机模型证实了这一点。

爱达荷国家实验室ATR核心发出的契忍可夫辐射辉光。(Source:Argonne National Laboratory/CC BY-SA)

研究人员在论文中写到:伽玛射线暴所引起的冲击波,在从次光速加速到超光速或是减速回次光速时,均会产生新的辐射效应,就像是再次看到新的辐射源一样。这种现象被他们称为相对论性图像重影,当粒子超光速移动时会产生契忍可夫辐射,而在次光速移动时又会产生同步辐射,这就产生了一种时间向前及时间向后的两组伽玛射线暴。

请注意,这种重影现象并没有真实出现在实验室中,但研究人员表示,这种现象同时解释了多次伽玛射线暴及超光速喷流,也同时保留了旧有的标准伽玛射线暴模型,因为旧有的模型中忽略了时间可逆性,但他们也认为,如果其所涉及的电浆态物质在超光速辐射的过程中非透明的话,那一切又完全不可确定了。

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