7倍光速的能量射流似乎打破了物理定律

两颗相撞的恒星释放的粒子射流似乎比光速快七倍——但天文学家将其归咎于一种被称为超光速运动的宇宙错觉。

一股粒子射流以近光速从黑洞中喷出。 刚刚从一对碰撞的中子星中发现了类似的喷流,似乎违反了物理定律。 (图片来源:美国宇航局戈达德)
一股粒子射流以近光速从黑洞中喷出。 刚刚从一对碰撞的中子星中发现了类似的喷流,似乎违反了物理定律。 (图片来源:美国宇航局戈达德)

天文学家从太空探测到一股巨大的能量爆炸,这似乎在做不可能的事:以光速七倍的速度行进。

当然,这是一种视错觉——一种罕见且令人难以置信的现象,称为超光速运动,当粒子非常接近以光速移动时就会发生这种现象。根据 10 月 12 日发表的一项研究,在这种情况下,科学家们检测到一股能量射流以惊人的 99.97% 的光速从恒星碰撞地点喷出——约 6.7 亿英里/小时(10.7 亿公里/小时)。自然杂志。

有问题的喷流是 2017 年首次在科学界掀起波澜的宇宙大灾难的结果。那一年,科学家们发现了两颗中子星之间的剧烈碰撞——超致密、坍塌的恒星核心,其质量相当于太阳的质量变成一个不比城市宽的球——距离地球大约 1.4 亿光年。碰撞是如此强大,以至于在时空结构中产生了涟漪。这种扰动被称为引力波。

阿尔伯特·爱因斯坦在 1916 年预言了这些时空涟漪的存在,而在 2016 年探测到两个黑洞之间的碰撞之后,科学家们花了 100 年的时间才找到证明这一点的证据。碰撞中子星释放的引力波2017 年——一个名为 GW17081 的信号——是第一个从黑洞以外的来源探测到的信号,证明不止一种类型的宇宙灾难能够创造它们。

引力波是肉眼看不见的,但可以用加利福尼亚州帕萨迪纳的大型干涉仪引力波天文台 (LIGO) 等仪器检测到。因此,在 2017 年 LIGO 探测到来自碰撞恒星的第一次波爆炸之后,世界各地的天文学家们都在训练他们的望远镜来研究合并,以了解他们所能了解的一切。不久之后,天文学家看到了高速粒子喷射的可见证据,从碰撞地点喷出并照亮了恒星喷射出的物质球。

在他们的新论文中,天文学家用美国宇航局的哈勃太空望远镜、欧洲航天局的盖亚太空天文台和地球上的几个额外射电望远镜分析了这架喷气式飞机。通过这些观察,该团队计算了喷气机的实际速度和感知到的违反物理的速度。

超光速错觉源于射流中的粒子与它们发射的光粒子(或光子)之间的速度差异。由于喷流的粒子移动速度几乎与它们发出的光一样快,因此喷流早期的粒子与喷流后期的光子几乎同时到达地球——使其看起来像尽管喷流实际上的移动速度超过了光速。

天文学家之前曾在其他几个宇宙物体中观察到这种错觉,包括从室女座的梅西耶 87 星系喷出的近光速喷流。到目前为止,所有超光速运动的实例都可以用数学来解释,而不会破坏已知的物理定律。

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