هیچ چیز نمی تواند رکورد سرعت نور را بشکند
به گزارش وبلاگ هم نفس، اخترشناسان در نتیجه مطالعات اخیر خود اعلام کردند هیچ پدیده ای نمی تواند در سرعت، رکورد نور را بشکند، چنین تصوری تنها یک توهم است.
در سال 2018 اخترشناسان در حال آنالیز ویرانه های دو ستاره نوترونی برخورد شده در تصاویر تلسکوپ فضایی هابل متوجه چیز عجیبی شدند: جریانی از یون های پرانرژی درخشان که از ادغام در جهت زمین با سرعت هفت برابر سرعت نور دور می شوند.
این با مشاهدات قبلی همخوانی نداشت؛ بنابراین تیم با مشاهدات از یک تلسکوپ رادیویی دیگر دوباره محاسبه کرد. در آن مشاهدات، جریان تنها با چهار برابر سرعت نور از کنار آن عبور می کرد.
این هنوز درست به نظر نمی رسید؛ هیچ چیز در دنیا نمی تواند سریع تر از سرعت نور باشد. بر اساس مطالعه ای که در اوایل این ماه در مجله Nature منتشر شد، همانطور که اتفاق می افتد، این یک توهم بود.
پدیده ای که باعث می گردد ذرات در فضا سریع تر از نور حرکت نمایند، حرکت ابر نوری نامیده می گردد. این عبارت با توهم مطابقت داشته و به معنای بیش از نور است، اما در واقع ترفندی را توصیف می نماید که در آن جسمی که به سمت شما حرکت می نماید بسیار سریع تر از سرعت واقعی خود به نظر می رسد. جریان های پرانرژی در فضا وجود دارند که می توانند وانمود نمایند که سریع تر از نور حرکت می نمایند، مروزه ستاره شناسان تعداد فزاینده ای از آن ها را مشاهده می نمایند.
جی اندرسون، ستاره شناس موسسه علمی تلسکوپ فضایی در مریلند، می گوید: به نظر می رسد آن ها در آسمان دیوانه وار و سریع حرکت می نمایند، اما حقیقت این است که همزمان به سمت شما و در سراسر آسمان حرکت می نمایند.
اندرسون و همکارانش برای دریافت سرعت واقعی جت خود، رصد های تلسکوپ رادیویی هابل و رادیویی را مقایسه کردند. در نهایت، آن ها تخمین زدند که جت مستقیما روی زمین با سرعتی در حدود 99.95 درصد سرعت نور زوم می کرد. این سرعت بسیار نزدیک به سرعت نور است، اما نه خیلی سریع تر از آن.
در واقع، طبق دانش ما تا به امروز، هیچ چیز روی یا خارج از سیاره ما نمی تواند سریع تر از سرعت نور حرکت کند. این موضوع بار ها و بار ها به وسیله قوانین نسبیت خاص که یک قرن پیش به وسیله آلبرت اینشتین روی کاغذ آورده شده، ثابت شده است. نور که با سرعتی در حدود 670 میلیون مایل در ساعت حرکت می نماید، حداکثر سرعت کیهانی است. نه تنها این، نسبیت خاص معتقد است که سرعت نور بدون توجه به اینکه چه کسی آن را مشاهده می نماید، ثابت است.
اما نسبیت خاص اشیاء را از حرکت بسیار نزدیک به سرعت نور محدود نمی نماید (پرتو های کیهانی و ذرات ناشی از شراره های خورشیدی چند نمونه هستند) اینجاست که حرکت ابر نوری آغاز می گردد. وقتی چیزی به سمت شما حرکت می نماید، فاصله ای که نور و تصویر آن برای رسیدن به شما احتیاج دارد، کاهش می یابد. در زندگی روزمره، این واقعا یک عامل نیست: حتی چیز های به ظاهر سریع، مانند هواپیمایی که در آسمان بالای سر شما حرکت می نماید، به سرعت نور حرکت نمی نمایند.
اما هنگامی که چیزی با سرعت بالا با صد ها میلیون مایل در ساعت در جهت مناسب حرکت می نماید، فاصله بین جسم و درک نماینده (خواه یک شخص یا یک لنز دوربین) بسیار سریع کاهش یافته و این توهم را ایجاد می نماید که چیزی سریع تر از آنچه هست نزدیک می گردد. نه چشمان ما و نه تلسکوپ های ما نمی توانند تفاوت را تشخیص دهند، به این معنی که ستاره شناسان باید سرعت واقعی یک جسم را از روی داده های جمع آوری شده در تصاویر محاسبه نمایند.
محققان پشت کاغذ نو نیچر اولین کسانی نبودند که با حرکت ابر نوری دست و پنجه نرم کردند. در واقع، آن ها بیش از یک قرن تاخیر دارند. در سال 1901، اخترشناسانی که آسمان شب را اسکن می کردند، نگاهی اجمالی به یک نواختر در جهت صورت فلکی برسائوس داشتند. این بقایای یک کوتوله سفید بود که پوسته بیرونی یک غول گازی مجاور را خورد و برای مدت کوتاهی به میزان کافی روشن شد که با چشم غیر مسلح دیده گردد. اخترشناسان حبابی را گرفتند که با سرعتی سرسام آور باد می کرد، اما، چون در آن موقع نظریه نسبیت عام وجود نداشت، این رویداد به سرعت از حافظه محو شد.
این پدیده در دهه 1970 و 1980 دوباره رونق گرفت. در آن موقع، اخترشناسان در حال یافتن انواع اجرام پرانرژی عجیب و غریب در گوشه های دوردست کیهان بودند: اختروش ها و کهکشان های فعال که همگی می توانستند فواره های مواد را به بیرون پرتاب نمایند. بیشتر اوقات انرژی این اجسام به وسیله سیاهچاله هایی تامین می شد که جت های پرانرژی را که تقریبا با سرعت نور حرکت می کردند به بیرون پرتاب می کردند. بسته به جرم و قدرت سیاهچاله ای که از آن می آیند، می توانند هزاران، صد ها هزار یا حتی میلیون ها سال نوری کشیده شوند تا به زمین برسند.
تقریبا در همان زمان، دانشمندانی که امواج رادیویی را مطالعه می کردند، آغاز به تماشا تعداد کافی سرعت دهنده مصنوعی برای بالا بردن آلارم کردند. آن ها حتی یک جت از یک کهکشان دوردست پیدا کردند که به نظر می رسید با سرعتی نزدیک به 10 برابر سرعت نور در حال مسابقه است. این مشاهدات باعث ایجاد نگرانی نسبتا زیادی در بین اخترشناسان شد، اگرچه در آن موقع مکانیسم ها به خوبی درک شده بودند.
در دهه های پس از آن، ستاره شناسان تعداد روزافزونی از جت ها را به وسیله تلسکوپ ها مشاهده نموده اند، به ویژه آن هایی که در فضا شناور هستند، مانند تلسکوپ فضایی هابل یا جیمز وب. هنگامی که نور لازم نیست از جو زمین عبور کند، رزولوشن ضبط آن ها می تواند بسیار بالاتر باشد. این به تیم ها یاری می نماید جت های بیشتری را بیابند که دورتر هستند (مانند کهکشان های باستانی و دور) و به آن ها یاری می نماید جت های نزدیک تر را با جزئیات بیشتری مشاهده نمایند. اندرسون می گوید: اشیاء در تصاویر هابل بسیار بهتر از تصاویر زمینی برجسته می شوند.
به عنوان مثال، کهکشان دوردست M87 را در نظر بگیرید که سیاهچاله مرکزی غول پیکرش جتی را پرتاب کرد که ظاهرا بین 4 تا 6 برابر سرعت نور بود. در دهه 1990، هابل می توانست به جریان انرژی نگاه کند و نشان دهد که بخش هایی از آن با سرعت های متفاوتی حرکت می نمایند. اندرسون شرح می دهد: شما می توانید ویژگی هایی را در حرکت جت مشاهده کنید و می توانید مکان آن ویژگی ها را میزان گیری کنید.
دلایل خوبی برای علاقه اخترشناسان به چنین جت های خطرناکی وجود دارد، به خصوص در حال حاضر. در خصوص ستارگان نوترونی در حال شکستن حاصل از مطالعه طبیعت، این تصادف باعث انفجار پرتو گاما شد، نوعی انفجار پرانرژی که هنوز به درستی شناخته نشده است. این رویداد بعلاوه طوفانی از امواج گرانشی را برانگیخت و موج هایی را در فضا-زمان ایجاد کرد که اکنون محققان می توانند آن را دریافت و مشاهده نمایند، اما تا زمانی که آن ها فیزیک نو عجیبی را در خصوص ماده ای که در فضا پرواز می نماید کشف نمایند، سرعت نور تا حد سختی باقی می ماند.
بیشتر بخوانید
منبع: popsci
وبلاگ هم نفس علمی پزشکی فناوری
منبع: باشگاه خبرنگاران جوان