神秘粒子以“光速的7倍”向地球飞来？爱因斯坦的棺材板压不住了

匪夷所思的“超光速”现象。

M87星系中心黑洞产生的喷流。在观测高能天体物理学事件产生的粒子流时，天文学家有时会发现它们在作“超光速运动”。NASA

光速是这个宇宙中最牢不可破的铁律。相对论认为，宇宙中的任何物体运动速度都不可能超过真空中的光速。但是人们偶尔也会在宇宙中发现匪夷所思的“超光速”现象。

最近一些天文学家就发现，一对距离地球1.4亿光年的中子星，在合并过程中竟然产生了以超光速飞行的高能粒子流！

这对中子星之所以受关注是因为它们合并触发的引力波于2017年8月17日扫过了地球（即编号为GW170817的引力波事件）。那是人类第一次探测到中子星而非黑洞合并产生的引力波。

在全方位的跟踪观测中，天文学家发现这对中子星合并后产生了高能粒子流，且这些粒子的飞行速度看上去竟然是光速的7倍。

直觉告诉我们这不可能。直觉是对的。尽管也有少数人认为超光速运动确实存在，但是大部分科学家相信它实际上是一种错觉，是一种名叫“光学超发光运动（optical superluminal motion）”的幻像，且其原理相当简洁。

“光学超发光运动”现象在宇宙中偶有发生，多出现在那些能够产生近光速喷流的天体身上或天体事件中。

引发错觉的原因，与粒子的飞行速度和飞行方向有关。这些粒子的飞行速度极快。以GW170817为例，其产生的粒子飞行速度达到了光速的99.97%。这么快的速度导致了一个后果，即当它们其中一部分面向我们飞来时，因为和地球的距离在持续缩短，我们看到的每一次闪光到达地球所需的时间也会持续缩短。

如此一来，如果我们在观测这些粒子，测算它们的运动速度时，误以为所有这些粒子和地球之间的距离不变，便会低估闪光发生的时间间隔，高估其飞行速度，产生错觉以为它们正在以数倍于光速的速度运动。

参考
Optical superluminal motion measurement in the neutron-star merger GW170817
https://www.nature.com/articles/s41586-022-05145-7.epdf