能量射流的7倍光速打破了物理定律?

检测到颠覆性的速度?两颗碰撞恒星释放的粒子射流的移动速度似乎比光速快七倍 - 但天文学家指责这是超光速运动的宇宙错觉

一股粒子以近光速从黑洞中喷出。刚刚从一对碰撞的中子星中检测到类似的射流,似乎违反了物理定律

天文学家已经探测到来自太空的巨大能量爆炸,这似乎正在做不可能的事情:行进速度比光速快七倍。

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运动时就会发生。根据发表在《自然》杂志上的一项研究,在这种情况下,科学家们探测一股能量以0.9997光速(约每小时10.7亿公里)的惊人速度从恒星碰撞点爆炸出来。

有问题的喷气式飞机是2017年首次在科学界掀起波澜的宇宙灾难的结果。那一年,科学家探测到两颗中子星之间的剧烈碰撞——超密集、坍缩的恒星核心,将太阳质量包装成一个比城市宽不了多少的球——距离地球大约 1.40 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(Albert Einstein)在1916年预测了这些时空涟漪的存在,在100年发现的两个黑洞之间发生碰撞之后,科学家们花了2016年的时间才找到证据来证明这一点。2017年碰撞中子星释放的引力波 - 一种名为GW17081的信号 - 是第一个从黑洞以外的来源检测到的,证明不止一种类型的宇宙灾难能够产生它们。

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)等仪器探测到。因此,在LIGO在2017年探测到来自碰撞恒星的第一波之后,世界各地的天文学家在合并时训练了他们的望远镜,以尽可能了解它。不久之后,天文学家看到了高速粒子射流的可见证据,这些粒子从碰撞地点燃烧出来,点亮了恒星喷射的物质球。

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其他几个射电望远镜分析了这一射流。通过这些观察,研究小组计算出了喷射的实际速度,以及感知到的违背物理学的速度。

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,因此看起来好像喷流早期的粒子与喷流后期的光子几乎同时到达地球 - 这使得它看起来好像射流实际上比光速移动得更快。

天文学家之前已经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射。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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页面更新:2024-04-20

标签:射流   光速   中子星   天文学家   恒星   引力   粒子   错觉   定律   能量   宇宙   物理   速度

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