Je základným kameňom modernej fyziky, že nič vo vesmíre nie je rýchlejšie ako rýchlosť svetla (C). Einsteinova teória osobitnej relativity však umožňuje prípady, keď sú určité vplyvy javí cestovať rýchlejšie ako svetlo bez toho, aby to narušilo príčinnú súvislosť. Ide o tzv. „Fotonické boomy“, čo je koncept podobný zvukovému rozmachu, pri ktorom sa svetelné škvrny pohybujú rýchlejšie ako C.
A podľa novej štúdie Roberta Nemiroffa, profesora fyziky na Michiganskej technologickej univerzite (a spolutvorcu astronomického obrázka dňa), môžu tieto javy pomôcť zažiariť svetlo (bez slovnej hračky!) Vo vesmíre, čo nám pomôže mapovať s väčšou účinnosťou.
Zoberme si nasledujúci scenár: ak je laser zametaný cez vzdialený objekt - v tomto prípade Mesiac - bod laserového svetla sa bude pohybovať po objekte rýchlosťou väčšou ako C, Zhromažďovanie fotónov sa v zásade zrýchľuje za rýchlosť svetla, keď bod prechádza povrchom aj hĺbkou objektu.
Výsledný „fotonický rozmach“ sa vyskytuje vo forme blesku, ktorý pozorovateľ pozoruje, keď rýchlosť svetla klesne z nadsvetla na nižšiu ako rýchlosť svetla. Je to možné tým, že škvrny neobsahujú žiadnu masu, čím neporušujú základné zákony osobitnej relativity.
Ďalší príklad sa vyskytuje pravidelne v prírode, kde lúče svetla z pulzaru prechádzajú oblakmi vesmírneho prachu a vytvárajú sférickú škrupinu svetla a žiarenia, ktorá sa rozširuje rýchlejšie ako c, keď pretína povrch. To isté platí pre rýchlo sa pohybujúce tiene, kde rýchlosť môže byť oveľa rýchlejšia a nie je obmedzená na rýchlosť svetla, ak je povrch uhlový.
Na stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti v Seattli vo Washingtone začiatkom tohto mesiaca sa Nemiroff podelil o to, ako by sa tieto účinky mohli použiť na štúdium vesmíru.
„Fotonické rozmachy sa vyskytujú okolo nás pomerne často,“ uviedla Nemiroff v tlačovej správe, „ale vždy sú príliš krátke na to, aby si ich všimli. Vo vesmíre vydržia dosť dlho na to, aby si ich všimli - ale nikto nenapadlo ich hľadať! “
Tvrdí, že superluminálne zákruty by mohli byť použité na odhalenie informácií o trojrozmernej geometrii a vzdialenosti hviezdnych telies, ako sú blízke planéty, prechádzajúce asteroidy a vzdialené objekty osvetlené pulzármi. Kľúčom je nájsť spôsoby, ako ich vygenerovať alebo presne pozorovať.
Na účely svojej štúdie Nemiroff zvážil dva príklady scenárov. Prvý zahŕňal lúč, ktorý sa prehnal cez rozptyľujúci sférický objekt - t. J. Škvrny svetla pohybujúce sa cez Mesiac a spoločníci pulzáru. V druhom prípade je lúč zametaný cez „rozptyľujúcu rovinnú stenu alebo lineárne vlákno“ - v tomto prípade variabilnú hmlovinu Hubbleov.
V prvom prípade by bolo možné asteroidy podrobne zmapovať pomocou laserového lúča a ďalekohľadu vybaveného vysokorýchlostnou kamerou. Laser mohol byť vymetaný po povrchu tisíckrát za sekundu a zaznamenané záblesky. V druhom prípade sú pozorované prechádzajúce tiene medzi jasnou hviezdou R Monocerotis a odrážajúcim prach pri takých rýchlostiach, že vytvárajú fotonické výložníky, ktoré sú viditeľné celé dni alebo týždne.
Tento druh zobrazovacej techniky sa zásadne líši od priamych pozorovaní (ktoré sa spoliehajú na fotografovanie šošoviek), radaru a konvenčného lidaru. Odlišuje sa aj od Cherenkovovho žiarenia - elektromagnetického žiarenia vyžarovaného, keď nabité častice prechádzajú médiom rýchlosťou väčšou ako je rýchlosť svetla v tomto médiu. Príkladom je modrá žiara emitovaná podvodným jadrovým reaktorom.
V kombinácii s inými prístupmi by to vedcom umožnilo získať ucelenejší obraz objektov v našej slnečnej sústave a dokonca aj vzdialených kozmologických telách.
Štúdia spoločnosti Nemiroff prijatá na uverejnenie publikáciami Astronomickej spoločnosti Austrálie, s predbežnou verziou dostupnou online na webe arXiv Astrophysics.
Ďalšie čítanie:
Tlačová správa spoločnosti Michigan Tech
Robert Nemiroff / Michigan Tech
