راز ماده ای که حرکت آن سریع تر از نور به نظر می رسید کشف شد - وبلاگ ایران

به گزارش وبلاگ ایران، دانشمندان با یاری تلسکوپ فضایی هابل پایان سرعت واقعی جریان جت حاصل از برخورد فاجعه بار دو ستاره نوترونی را که با بیش از 99.97 درصد سرعت نور یعنی نوعی سرعت نسبیتی حرکت می نماید، مقدار گیری کردند.

در حالی که پیش از این به علت یک اشتباه، به نظر می رسید این جت با سرعت بیشتری از نور حرکت می نماید، میزان گیری های دقیق هابل در کنار مشاهدات تلسکوپ های دیگر هابل نشان داد که همچنان طبق نسبیت اینشتین سرعتی کمتر از نور دارد.

برخورد و تشکیل جت

این رویداد که GW170817 نام دارد، در سال 2017 به وسیله ستاره شناسان سراسر دنیا و بعلاوه به وسیله تلسکوپ های فضایی مشاهده شد. انرژی آزاد شده در این انفجار بزرگ تقریبا مشابه یک انفجار ابرنواختری بود.

این نخستین تشخیص ترکیبی تشعشعات گاما و امواج گرانشی حاصل از ادغام ستاره های نوترونی محسوب می گردد و آغازگر یک پیشرفت قابل توجه برای زمینه نوظهور اخترفیزیک حوزه زمان و چند نشانه ای، یعنی استفاده از چندین نشانه مانند نور و امواج گرانشی برای مطالعه دنیا در طول زمان بود.

دو روز بعد، ستاره شناسان تلسکوپ هابل را به سمت محل انفجار نشانه رفتند، جایی که ستارگان نوترونی در یک سیاهچاله ادغام شدند و گرانش شدید آغاز به کشیدن مواد به سمت داخل کرد.

این ماده، یک دیسک چرخان را تشکیل داد و جت هایی قدرتمند را به سمت بیرون ایجاد کرد. سپس این جت های خروشان به مواد پوسته در حال توسعه بقایای انفجار برخورد و آن ها را جارو کرد. این بقایای انفجار حبابی از مواد را شامل می شد که جت از میان آن ها به بیرون فوران می کردند.

مکان یابی انفجار

در حالی که این رویداد سال 2017 روی داد، اما چندین سال طول کشید تا دانشمندان راهی برای تجزیه وتحلیل داده های هابل و تلسکوپ های دیگر برای ترسیم تصویر کامل این رویداد بیابند.

برای این کار میزان گیری های تلسکوپ هابل با مشاهدات تجهیزات رادیویی نجومی، از جمله تلسکوپ های رادیویی بنیاد ملی علوم که برای تداخل سنجی خط پایه بسیار طولانی (VLBI) با هم کار می نمایند، ترکیب شد تا محل انفجار به دقت شناسایی گردد.

سرعت جت

اما این طور که پیداست دانشمندان در محاسبه سرعت جت دچار یک توهم شدند زیرا به نظر می رسید که این جریان مواد، سریع تر از سرعت نور حرکت می نماید، اگرچه چنین چیزی ممکن نیست.

میزان گیری هابل نشان داد که جت با سرعت ظاهری هفت برابر سرعت نور در حال حرکت است. طبق مشاهدات رادیویی هم جت بعدا به سرعت ظاهری چهار برابر سریع تر از سرعت نور کاهش یافته است.

چون این جت تقریبا با سرعت نور در راستای زمین جریان دارد، نوری که در زمان بعدی ساطع می نماید مسافت کمتری تا زمین در پیش دارد. در اصل جت، نور خود را تعقیب می نماید و بدین ترتیب بین تابش نور جت، بیش از آنچه ناظر فکر می نماید، زمان گذشته است. این باعث توهم در میزان گیری می گردد و سرعت تقریبی در ظاهر از سرعت نور فراتر می رود.

مطالعات آینده

میزان گیری هابل، همراه با میزان گیری های VLBI که در سال 2018 اعلام شد، ارتباط طولانی مدت میا ادغام ستاره های نوترونی و فوران های کوتاه مدت پرتو گاما را تا حد زیادی تقویت می نماید. چنین ارتباطی برای آشکار شدن، احتیاج به یک جت سریع دارد که اکنون در GW170817 میزان گیری شده است.

این کار راه را برای مطالعات دقیق تر روی ادغام ستاره های نوترونی که به وسیله رصدخانه های امواج گرانشی ویرگو (VIRGO)، لایگو (LIGO) و کاگرا (KAGRA) شناسایی شده است، هموار می نماید.

رصدهای جت نسبیتی با یک نمونه به میزان کافی بزرگ در سال های آینده، ممکن است روند دیگری را برای میزان گیری نرخ انبساط کیهان فراهم کند که با ثابت هابل (Hubble Constant) شناخته می گردد و در حال حاضر میزان برآورد شده برای آن در دوران اولیه کیهان با دوران امروزی اختلاف دارد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از رویداد فاجعه بار برخود دو ستاره نوترونی

Credit: NASA

منابع: Interesting Engineering, NASA