30. januára 2023
GRBboom

Vesmírny záblesk ukázal fyziku v novom svetle

Einstein sa mýlil! Takýto nadpis možno pritiahne pozornosť čitateľov, no nie je pravdivý. Einsteinova teória veľmi presne opisuje správanie na rôznych škálach – od asteroidov, cez hviezdy až po celý vesmír.

Nie všetky predpovede jeho teórie dnes presne zodpovedajú pozorovaniam, no to môže byť chybou toho, že riadne nepoznáme zloženie vesmíru – napríklad povahu tmavej hmoty. Einsteinovu teóriu teda pokladáme za úspešnú. Väčšina fyzikov by však prikývla na to, že nie je definitívou. Tak, ako Newtonova bola cestou k Einsteinovej, aj Einsteinova bude cestou ďalej.

Napríklad vieme, že jej aktuálna verzia nie je kompatibilná s kvantovou fyzikou. Testovať efekty kvantovej gravitácie priamo – napríklad v časticových urýchľovačoch – je nemožné. Možno to nebude zrealizovateľné nikdy, hrubé odhady hovoria o potrebe urýchľovačov, ktoré by šli okolo celej slnečnej sústavy. Na také sa budú granty zháňať ťažko.

Urýchľovače však nie sú jediným spôsobom ako skúmať fundamentálne fyzikálne zákony. Problém s kvantovo-gravitačnými efektami je taký, že sú za bežných okolností veľmi malé. Existujú však možnosti, ako ich amplifikovať.

Napríklad sa uvažuje o efekte, ktorý predvídajú mnohé teórie kvantového priestoru – vákuová disperziu. Podľa nej niektoré vlnové dĺžky cestujú prázdnym priestorom inak, než ostatné. Keď svetlo preletí kilometer, spraví to zanedbateľný rozdiel. No dostatočne silné záblesky letiace naprieč miliardami svetelných rokov prázdneho priestoru môžu tohto efektu naakumulovať dostatočne veľa. Aktuálne sa pracuje na teleskope, ktorý by to dokázal pozorovať.

Druhou možnosťou sú prekročenia maximálnej povolenej rýchlosti. Nemyslím tým však rýchlosť svetla. Vesmír nikde nie je úplne prázdny, napríklad je plný reliktového žiarenia, chabého pozostatku Veľkého tresku. Ak vesmírom letí častica s dostatočnou energiou, dokáže s týmto nízko-energetickým svetlom zreagovať.

To znamená, že ak má častica energiu nad istým limitom, tak každý meter, čo letí vesmírom, sa s istou pravdepodobnosťou rozpadne alebo aspoň stratí časť energie. Ak teda zachytíme záblesk, ktorý je dostatočne silný a je z dostatočne vzdialeného zdroja, tak máme dôkaz, že s fundamentálnymi zákonmi nie je niečo v poriadku.

No a presne takýto výnimočný gama záblesk bol pozorovaný pred pár dňami, 9. októbra 2022. Energie fotónov boli mierne väčšie, než tie v urýchľovači častíc LHC. O tri dni neskôr vyšiel prvý článok, ktorý poukazuje na to, že za istých predpokladov prekračuje povolené limity. Je však v poriadku, ak fundamentálne rovnice modifikujeme.

Či sú predpoklady tohto článku opodstatnené ešte nie je jasné. Rekordný záblesk sa bude skúmať ďalej, bol pozorovaný mnohými teleskopmi, čím poskytuje unikátne výskumné možnosti. Fyzikálna komunita tak usilovne pracuje na hľadaní teórie, ktorá Einsteinovu nahradí. A vďaka takýmto javom môžeme dúfať, že sa nám to podarí.

[Samuel]

PS: Čo vyvolalo tento silný záblesk? Nie je to jasné, no možným kandidátom je hypernova.
PS2: Efekt spomaľovania svetla bol (možno) pozorovaný pri inom gama záblesku v roku 2009.
PS3: Čo spôsobí, že pri energiách porovnateľných s časticovým urýchľovačom vidíme efekt kvantovej gravitácie, keď som tvrdil, že by takéto niečo nemalo byť možné? Tento efekt je nepriamo úmerný energii druhého fotónu, s ktorým sa zrazí. A vesmír je plný nízkoenergetických fotónov. Aj tak sa však prejaví až pri precestovaní obrovských vzdialeností, preto urýchľovače nestačia.   
PS4: Na obrázku je záblest v röntgenovom spektre, kruhy sú spôsobené difrakciou na prachových časticiach.



Pridaj komentár