「超光速」或是伽馬爆出現時間逆行的原因
2020 年 03 月 12 日訊
「超光速」或是伽馬爆出現時間逆行的原因
（ ShutterStock ）
2018 年一些研究者發現，某些伽馬爆出現了時間逆行效應。近期一份新研究提出，這可能是由於產生伽馬爆的脈衝波以「超光速」傳播造成的效果。
說到「超光速」，人們會想，這是不是違反了——光在真空中傳播的速度是最快的這一基本物理定律。可是這份由美國查爾斯頓學院（ College Of Charleston ）的哈基拉（ Jon Hakkila ）和密歇根理工大學（ Michigan Technological University ）的尼米洛夫（ Robert Nemiroff ）合作提出的解釋，並沒有違反這個理論。
伽馬射線爆是宇宙中已知的最強的能量爆發，持續的時間從幾毫秒到幾小時的都有，它們亮度極高，科學家還不能確定它們究竟來自哪種、或是哪幾種天文事件。
科學家做過幾種推測，比如中子星相撞、巨大的恆星坍塌等，導致高溫帶電等離子射流噴射向太空。不論伽馬射線爆是如何產生的，有一點是確定的：它涉及到近光速傳播的等離子射流，與周圍氣體發生相互作用的過程。
科學家發現，接收到的某些伽馬爆的光波信號看起來在時間順序上是倒序的，這讓科學家覺得很奇怪。
尼米洛夫說，當物質在介質中傳播的速度，超過它發出的光線在這個介質中傳播的速度的情況，是他們所稱的「超光速運動」。
尼米洛夫發現，物質在介質中的傳播，會出現有時比它所發出的光線傳播的速度慢，有時比它所發出的光線傳播速度更快的情況。此時就會出現「相對影像重疊」（ relativistic image doubling ）的效應。
什麼是「相對影像重疊」效應？可以先從簡單的情況說起。比如在湖面上向對岸行駛的船隻，在湖水中產生漣漪。當船行駛的速度比漣漪傳播的速度慢的時候，站在對岸的人看到的漣漪就是按照時間的先後順序產生的漣漪；而當船行駛的速度超過漣漪傳播的速度，船隻很快將超過它造出的最新的漣漪，並繼續造出下一個漣漪，之後又超過它，在這樣的情況下，站在對岸的人將先看到新產生的漣漪，後看到舊的漣漪，也就產生了「時光倒退」的效果。
尼米洛夫認為，伽馬射線爆的傳播可能也遇到類似的情形，當伽馬爆脈衝波在周圍氣體介質中傳播的速度，超過該事件發出的光在這些介質中傳播的速度，在地球上就會看到時間順序上是倒退的脈衝波。
而實際情況很可能更複雜，比如脈衝波先比光傳播得慢，之後又超過光傳播的速度；或者反之。不論是哪種情況，從地球上接收到的信息看來，既有「順序」也有「倒序」的效果，將出現圖案對稱的脈衝波形。
兩位研究者表示，「相對影像重疊」效應還未得到實驗的證實，只是理論推測。如果這的確會發生，它很可能就是 2018 年研究人員發現的伽馬爆時間逆行特徵的原因。
這份研究去年 9 月發表在《天體物理學雜誌》（ The Astrophysical Journal ）上。
