Nó có một nền tảng của vật lý hiện đại rằng không có gì trong Vũ trụ nhanh hơn tốc độ ánh sáng (c). Tuy nhiên, lý thuyết tương đối đặc biệt của Einstein, cho phép những trường hợp có ảnh hưởng nhất định xuất hiện để đi nhanh hơn ánh sáng mà không vi phạm nhân quả. Đây là những gì được gọi là bùng nổ photonic, một khái niệm tương tự như sự bùng nổ âm thanh, trong đó các đốm sáng được tạo ra để di chuyển nhanh hơn c.
Và theo một nghiên cứu mới của Robert Nemiroff, giáo sư vật lý tại Đại học Công nghệ Michigan (và đồng sáng lập Bức tranh thiên văn trong ngày), hiện tượng này có thể giúp chiếu sáng (không chơi chữ!) Trên vũ trụ, giúp chúng ta lập bản đồ nó với hiệu quả cao hơn.
Hãy xem xét kịch bản sau đây: nếu tia laser bị quét qua một vật thể ở xa - trong trường hợp này, Mặt trăng - điểm của ánh sáng laser sẽ di chuyển ngang qua vật thể với tốc độ lớn hơn c. Về cơ bản, tập hợp các photon được gia tốc vượt qua tốc độ ánh sáng khi điểm đó đi qua cả bề mặt và độ sâu của vật thể.
Kết quả là sự bùng nổ photonic của hồi giáo xảy ra dưới dạng đèn flash, được người quan sát nhìn thấy khi tốc độ của ánh sáng giảm từ siêu âm xuống dưới tốc độ ánh sáng. Điều này được thực hiện bởi thực tế là các điểm không chứa khối lượng, do đó không vi phạm các quy luật cơ bản của Thuyết tương đối đặc biệt.
Một ví dụ khác xảy ra thường xuyên trong tự nhiên, nơi các chùm ánh sáng từ một xung quét qua các đám mây bụi vũ trụ, tạo ra một lớp vỏ hình cầu và bức xạ nở ra nhanh hơn c khi nó giao nhau trên bề mặt. Điều tương tự cũng đúng với các bóng chuyển động nhanh, trong đó tốc độ có thể nhanh hơn nhiều và không bị giới hạn ở tốc độ ánh sáng nếu bề mặt góc cạnh.
Trong một cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Seattle, Washington hồi đầu tháng này, Nemiroff đã chia sẻ làm thế nào những hiệu ứng này có thể được sử dụng để nghiên cứu vũ trụ.
Sự bùng nổ của Photonic xảy ra xung quanh chúng ta khá thường xuyên, ông nói Nemiroff trong một thông cáo báo chí, nhưng họ luôn quá ngắn gọn để nhận ra. Trong vũ trụ họ tồn tại đủ lâu để nhận thấy - nhưng không ai nghĩ sẽ tìm kiếm chúng!
Ông quét, siêu âm, ông tuyên bố, có thể được sử dụng để tiết lộ thông tin về hình học 3 chiều và khoảng cách của các thân sao như các hành tinh gần đó, đi qua các tiểu hành tinh và các vật thể ở xa được chiếu sáng bởi các xung. Điều quan trọng là tìm cách tạo ra chúng hoặc quan sát chúng một cách chính xác.
Đối với mục đích nghiên cứu của mình, Nemiroff đã xem xét hai kịch bản ví dụ. Đầu tiên liên quan đến một chùm tia được quét qua một vật thể hình cầu tán xạ - tức là các đốm sáng di chuyển trên Mặt trăng và các bạn đồng hành của pulsar. Trong lần thứ hai, chùm tia được quét qua một bức tường phẳng tán xạ hoặc một sợi tinh thể tuyến tính - trong trường hợp này là Tinh vân biến đổi Hubble.
Trong trường hợp trước đây, các tiểu hành tinh có thể được lập bản đồ chi tiết bằng cách sử dụng chùm tia laser và kính viễn vọng được trang bị camera tốc độ cao. Tia laser có thể được quét trên bề mặt hàng ngàn lần trong một giây và các tia sáng được ghi lại. Ở phần sau, các bóng được quan sát đi qua giữa ngôi sao sáng R Monocerotis và bụi phản xạ, với tốc độ lớn đến mức chúng tạo ra sự bùng nổ quang tử có thể nhìn thấy trong nhiều ngày hoặc nhiều tuần.
Loại kỹ thuật hình ảnh này về cơ bản khác với các quan sát trực tiếp (dựa trên chụp ảnh ống kính), radar và nắp đậy thông thường. Nó cũng khác với bức xạ Cherenkov - bức xạ điện từ phát ra khi các hạt tích điện đi qua một môi trường với tốc độ lớn hơn tốc độ ánh sáng trong môi trường đó. Một trường hợp điển hình là ánh sáng xanh phát ra từ lò phản ứng hạt nhân dưới nước.
Kết hợp với các phương pháp khác, nó có thể cho phép các nhà khoa học có được một bức tranh hoàn chỉnh hơn về các vật thể trong Hệ Mặt trời của chúng ta, và thậm chí các cơ quan vũ trụ xa xôi.
Nghiên cứu Nemiroff sườn được chấp nhận để xuất bản bởi Ấn phẩm của Hiệp hội Thiên văn học Úc, với phiên bản sơ bộ có sẵn trực tuyến tại Vật lý thiên văn arXiv
Đọc thêm:
Thông cáo báo chí của Michigan Tech
Robert Nemiroff / Công nghệ Michigan
