See on moodsa füüsika nurgakivi, et miski universumis pole kiirem kui valguse kiirus (c). Einsteini erirelatiivsusteooria lubab siiski juhtumeid, kus teatud mõjud mõjutavad ilmuma reisida kiiremini kui valgus, ilma et see põhjustavust rikkuks. Neid nimetatakse fotonoomilisteks poomideks, mis on sarnane heliposmiga, kus valguse laigud pannakse liikuma kiiremini kui c.
Ja Michigani tehnikaülikooli füüsikaprofessori (ja päeva astronoomiapildi kaaslooja) Robert Nemiroffi uue uuringu kohaselt võivad need nähtused aidata kosmosel valguse paista (no pun!), Aidates meil kaardistada suurema efektiivsusega.
Mõelge järgmisele stsenaariumile: kui laser pühitakse üle kauge objekti - antud juhul Kuu -, liigub laservalguse punkt üle objekti kiirusega, mis on suurem kui c. Põhimõtteliselt kiirendatakse footonite kogumist valguse kiirusest mööda, kuna täpp läbib nii objekti pinda kui ka sügavust.
Saadud "footoniline buum" toimub välgu kujul, mida vaatleja näeb, kui valguse kiirus langeb superluminalist madalamale kui valguse kiirus. See on võimalik tänu asjaolule, et laigud ei sisalda massi, seega ei riku erilise relatiivsuse põhiseadusi.
Veel üks näide ilmneb looduses regulaarselt, kus pulsarist väljuvad valguskiired pühivad üle kosmose kaudu leviva tolmu pilvede, luues sfäärilise valguse ja kiirguse kesta, mis paisub pinna lõikumisel c-st kiiremini. Täpselt sama kehtib kiirelt liikuvate varjude kohta, kus kiirus võib olla palju suurem ja mitte piirduda valguse kiirusega, kui pind on nurgeline.
Selle kuu alguses Washingtonis Seattle'is asuva Ameerika astronoomiaühingu koosolekul jagas Nemiroff, kuidas neid efekte saaks kasutada universumi uurimiseks.
"Fotoonilisi buume toimub meie ümber üsna sageli," ütles Nemiroff pressiteates, "kuid need on alati liiga lühikesed, et neid märgata. Kosmoses viibivad nad piisavalt kaua, et märgata - kuid keegi pole mõelnud neid otsida! ”
Tema sõnul võiks superluminaalseid lööke kasutada teabe avaldamiseks tähekehade, näiteks lähedalasuvate planeetide, mööduvate asteroidide ja pulsaatoritega valgustatud objektide kolmemõõtmelise geomeetria ja kauguse kohta. Peamine on nende genereerimise või täpse jälgimise võimaluste leidmine.
Nemiroff kaalus oma uuringu jaoks kahte näitestsenaariumi. Esiteks hõlmas tala laiali hajuvat sfäärilist objekti - st Kuu kohal liikuvaid valguspunkte ja pulsar-kaaslasi. Teises pühitakse tala üle hajuva tasapinnalise seina või lineaarse hõõgniidi - sel juhul Hubble'i muutuva udukogu.
Esimesel juhul saaks asteroide detailselt kaardistada laserkiire ja kiire kaameraga varustatud teleskoobi abil. Laserit võiks pinnale pühkida tuhandeid kordi sekundis ja välgud registreeriti. Viimases nähakse varju R monocerotis'e ja peegeldava tolmu vahel nii suure kiirusega, et need tekitavad päevade või nädalate jooksul nähtavaid fotoonilisi poose.
Selline pilditehnika erineb põhimõtteliselt otsestest vaatlustest (mis toetub objektiivide pildistamisele), radaritest ja tavapärasest lidarist. See erineb ka Cherenkovi kiirgusest - elektromagnetiline kiirgus, mis eraldub siis, kui laetud osakesed läbivad keskkonda kiirusel, mis on suurem kui selles keskkonnas esinev valguse kiirus. Näitena võib tuua sinise kuma, mida kiirgab veealune tuumareaktor.
Koos teiste lähenemisviisidega võimaldaks see teadlastel saada meie Päikesesüsteemis asuvatest objektidest ja isegi kaugetest kosmoloogilistest kehadest terviklikuma pildi.
Nemiroffi uuring, mille avaldamiseks on heaks kiitnud Austraalia Astronoomiaseltsi Väljaanded, on selle eelversioon saadaval veebis aadressil arXiv Astrophysics
Lisalugemist:
Michigan Tech pressiteade
Robert Nemiroff / Michigan Tech
