Possiamo spiegare.
Il tempo, per quanto ne sappiamo, si muove in una sola direzione. Ma nel 2018, i ricercatori hanno trovato eventi in alcuni degli impulsi di lampi di raggi gamma che si sono ripetuti come se stessero tornando nel tempo.
Oggi, una nuova ricerca fornisce una risposta su cosa potrebbe causare questo effetto di reversibilità temporale. Se le onde nei getti relativistici che producono lampi di raggi gamma viaggiano più velocemente della luce – a velocità “superluminali” – un effetto potrebbe essere la reversibilità temporale.
Tali onde accelerate possono davvero essere possibili. Sappiamo che quando la luce passa attraverso un mezzo (come gas o plasma), la sua velocità di fase è leggermente più lenta della velocità della luce nel vuoto e, per quanto ne sappiamo, il limite di velocità dell'universo.
Di conseguenza, l'onda può viaggiare attraverso il getto di raggi gamma a velocità superluminali senza violare la relatività. Ma per capirlo, dobbiamo guardare alla fonte di questi razzi.
I lampi di raggi gamma sono le esplosioni più energiche dell'universo. Possono durare da pochi millisecondi a diverse ore, sono insolitamente luminosi e non abbiamo ancora un elenco esaustivo delle loro cause.
Sappiamo dalle osservazioni di stelle di neutroni in collisione nel 2017 che queste collisioni possono creare lampi di raggi gamma. Gli astronomi ritengono inoltre che tali esplosioni si verifichino quando una stella massiccia e in rapida rotazione cade in un buco nero, espellendo violentemente materiale nello spazio circostante in una colossale ipernova.
Il buco nero è circondato da una nuvola di materiale di accrescimento attorno all'equatore; se ruota abbastanza velocemente, il rinculo del materiale esploso inizialmente provocherà il lancio di getti relativistici dalle regioni polari, che esplodono attraverso il guscio esterno della stella progenitrice per creare lampi di raggi gamma.
Ora torniamo a quelle onde che viaggiano più veloci della luce.
Sappiamo che quando si muovono in un mezzo, le particelle possono muoversi più velocemente della luce. Questo fenomeno è responsabile della famosa radiazione Cherenkov, spesso percepita come un caratteristico bagliore blu. Questo bagliore – un “boom di luce” – si verifica quando le particelle cariche, come gli elettroni, si muovono più velocemente della velocità di fase della luce.
Gli astrofisici John Hakkila del College of Charleston e Robert Nemiroff della Michigan Technological University ritengono che lo stesso effetto possa essere osservato nei getti a raffica di raggi gamma e hanno eseguito simulazioni matematiche per dimostrare come ciò avvenga.
“In questo modello, un'onda d'urto in un getto di raggi gamma in espansione viene accelerata dalla velocità della luce a quella superluminale, o rallenta da superluminale alla luce”, scrivono nel loro articolo.
'L'onda d'urto interagisce con l'ambiente, creando Cherenkov e / o altre radiazioni quando si muove a una velocità superiore alla velocità della luce in questo ambiente e altri meccanismi (come la radiazione da shock termico di Compton o sincrotrone) quando si muove a una velocità inferiore alla velocità della luce.
“Queste transizioni creano come la curva di luce del lampo gamma nel tempo all'indietro nel processo di raddoppio dell'immagine relativistica.”
Si ritiene che questo raddoppio dell'immagine relativistica avvenga nei rivelatori Cherenkov. Quando una particella carica che si muove a una velocità prossima a quella della luce colpisce l'acqua, si muove più velocemente della radiazione Cherenkov che genera, e quindi potrebbe ipoteticamente finire in due posti contemporaneamente: un'immagine sembra muoversi in avanti nel tempo, e l'altro si muove nella direzione opposta.
Tieni presente che questo raddoppio non è stato ancora osservato sperimentalmente. Ma se questo accade, creerà reversibilità nel tempo, osservata sulle curve di luce della radiazione gamma, che si manifesta nel caso in cui un'onda d'urto che passa attraverso un mezzo reattivo viene accelerata a velocità superiori alla velocità della luce e rallenta fino a velocità della luce.
I ricercatori hanno ipotizzato che il dispositivo di simulazione responsabile della creazione del lampo di raggi gamma sarebbe un'onda su larga scala causata, ad esempio, da un cambiamento nella densità o nel campo magnetico. Ciò richiederà ulteriori analisi.
“I modelli GRB standard trascurano le proprietà reversibili nel tempo della curva di luce”, ha detto Hakkila. “Il movimento del getto superluminale spiega queste proprietà pur mantenendo molte delle caratteristiche standard del modello”.
Lo studio è stato pubblicato sull'Astrophysical Journal.
