按照我們目前已知的，時(shí)間只向一個(gè)方向移動(dòng)。但在2018年，研究人員在一些伽瑪射線暴脈沖中發(fā)現(xiàn)了一些活動(dòng)跡象，這些活動(dòng)似乎在重復(fù)，恍若在時(shí)間上倒退。

這是一名藝術(shù)家描繪的一副插圖，內(nèi)容為一顆大質(zhì)量恒星的生命，因?yàn)楹司圩儗⑤^輕的元素轉(zhuǎn)化為較重的元素。當(dāng)核聚變不再產(chǎn)生足夠的壓力來抵消引力時(shí)，恒星迅速坍縮形成黑洞。理論上，能量可能在塌縮過程中沿著旋轉(zhuǎn)軸釋放出來，形成伽馬射線暴。

現(xiàn)在，最近的研究為可能導(dǎo)致這種時(shí)間可逆性效應(yīng)的原因提出了一個(gè)潛在答案。如果產(chǎn)生伽馬射線暴的相對論噴流中的波比光速更快——以“超光速”的速度——其中一個(gè)效應(yīng)可能是時(shí)間可逆性。

時(shí)間可逆性的圖示。左邊：向前。右：后退。

這種加速的波實(shí)際上是可能的。我們知道當(dāng)光穿過一種介質(zhì)（如氣體或等離子體）時(shí)，其相位速度略微慢于C，也就是真空中的光速，而且據(jù)我們所知，這是宇宙的終極速度極限。

因此，一個(gè)波可以以超光速的速度穿過伽馬射線暴噴流而不破壞相對論。但要理解這一點(diǎn)，我們需要倒退回顧一下，看看這些射流的來源。

伽馬射線暴是宇宙中能量最強(qiáng)的爆炸。它們可以持續(xù)幾毫秒到幾個(gè)小時(shí)，它們異常明亮，而且我們還沒有一個(gè)全面的了解和列舉來說明導(dǎo)致它們的原因。

伽瑪暴GRB990123光學(xué)波段的照片，顯示伽瑪?shù)乃拗餍窍怠?/p>

我們從2017年對碰撞的中子星的觀測中知道，這些在這些沖撞和被粉碎中可以產(chǎn)生伽馬射線暴。天文學(xué)家還認(rèn)為，當(dāng)一顆巨大的、快速旋轉(zhuǎn)的恒星坍縮成一個(gè)黑洞，在一個(gè)巨大的超新星中猛烈地將物質(zhì)噴射到周圍的空間時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這種爆發(fā)。

然后，黑洞被其赤道周圍的增殖物質(zhì)云所包圍。如果它的旋轉(zhuǎn)速度足夠快，最初爆炸的物質(zhì)的回落將導(dǎo)致相對論射流從兩極地區(qū)射出，在產(chǎn)生伽馬射線暴之前轟破原生星的外包層。

現(xiàn)在，回到那些擁有比光速更快速度的波。

我們知道，當(dāng)穿過一個(gè)介質(zhì)時(shí)，粒子的運(yùn)動(dòng)速度可以比光更快。這種現(xiàn)象是著名的切倫科夫輻射的解釋原因，通常被視為一種獨(dú)特的藍(lán)色光芒。當(dāng)電子等帶電粒子在水中的運(yùn)動(dòng)速度超過光的相位速度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生這種光芒——"光的轟鳴"。

查爾斯頓學(xué)院的天體物理學(xué)家Jon Hakkila(喬恩.哈基拉) 和密歇根技術(shù)大學(xué)的Robert Nemiroff(羅伯特.內(nèi)米羅夫) 認(rèn)為，在伽馬射線暴噴流中能觀察到這種效應(yīng)，且對此進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模以證明其原理。

圖為: 切倫科夫輻射在高級(jí)試驗(yàn)反應(yīng)堆的核心中發(fā)光。

他們在論文中寫道: “在這個(gè)模型中，膨脹的伽瑪射線暴射流中的沖擊波從亞光速加速到超光速，或者從超光速減速到亞光速?！?/p>

“沖擊波與周圍的介質(zhì)相互作用，當(dāng)在該介質(zhì)中的速度超過光速時(shí)會(huì)產(chǎn)生切倫科夫和，或其他碰撞輻射。而當(dāng)速度慢于光速時(shí)會(huì)產(chǎn)生其他機(jī)制 (如熱化康普頓或同步輻射)。”

圖示為德西特宇宙中圍繞施瓦茨柴爾德黑洞運(yùn)動(dòng)的源的輻射發(fā)射過程。

“這些轉(zhuǎn)變通過相對論圖像加倍的過程創(chuàng)造了一套時(shí)間向前和時(shí)間向后的 [伽瑪射線暴] 光曲線特征。"

這種相對論圖像加倍被認(rèn)為是發(fā)生在切倫科夫探測器中。當(dāng)一個(gè)以接近光速飛行的帶電粒子進(jìn)入水中時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)速度比它產(chǎn)生的切倫科夫輻射快，因此，假設(shè)它可以同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)地方：一個(gè)圖像出現(xiàn)在時(shí)間上向前移動(dòng)，另一個(gè)圖像出現(xiàn)在時(shí)間上向后移動(dòng)。

這是一幅來自一名藝術(shù)家的插圖，描繪了位于一個(gè)熾熱星系中心的超大質(zhì)量黑洞向地球發(fā)射高能粒子流。(圖片來源: DESY, 科學(xué)傳播實(shí)驗(yàn)室)

請注意，這種“加倍”的活動(dòng)還沒有被實(shí)驗(yàn)觀察到。但如果它確實(shí)發(fā)生了，它也可能是產(chǎn)生伽瑪射線暴光曲線中所看到的時(shí)間可逆性的原因，當(dāng)穿越噴射介質(zhì)的沖擊波加速到比光速更快，以及減速到亞光速時(shí)，都會(huì)發(fā)生。

一位藝術(shù)家關(guān)于伽馬射線暴噴流的印象。圖片來源：S. Wiessinger / NASA的戈達(dá)德太空飛行中心。

當(dāng)然，我們?nèi)赃€需要更多的工作。研究人員假設(shè)，負(fù)責(zé)創(chuàng)造伽馬射線暴的沖擊波將是由密度或磁場的變化產(chǎn)生的大規(guī)模波——這將需要進(jìn)一步分析。而且，如果所涉及的等離子體對超光速輻射不透明，那么所有的“賭注猜想”都將取消。

然而，研究人員說，他們的模型比不包括時(shí)間可逆性的模型更好地解釋了伽馬射線暴光曲線的特征。

Hakkila(哈基拉) 說: “標(biāo)準(zhǔn)的伽馬射線暴模型忽略了時(shí)間可逆性的光曲線特性。但超光速噴射運(yùn)動(dòng)說明了這些特性，同時(shí)保留了大量的標(biāo)準(zhǔn)模型特征。"

這項(xiàng)研究目前已經(jīng)被發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上。

圖片為哈基拉本人。

無名 | 2020年3月9日

BY: Anonymity

FY: 兒店小二

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