Астрономы выяснили, почему время "течет назад" во время гамма-вспышек

Ученые объяснили, почему гамма-всплески, самые мощные взрывы во Вселенной, выглядят для стороннего наблюдателя так, как будто время внутри них идет не вперед, а назад. Эти аномалии оказались связаны со "сверхсветовым" движением материи. Об этом говорится в статье, которую опубликовало научное издание в Astrophysical Journal.

"Представьте, что вы сидите на берегу пруда и кто-то на противоположной стороне бросил в вашу сторону камень и он начал прыгать по воде. Булыжник летит быстрее, чем движутся колебания по поверхности озера, благодаря чему последняя волна достигнет вашего берега раньше всех, а первая - последней. Нечто похожее происходит и во время гамма-всплесков", - объясняет один из исследователей, ученый из университета Чарльстона (США) Джон Хаккила.

Гамма-всплески, как предполагают ученые, возникают в последние мгновения жизни крупных звезд. Когда такие светила умирают, сила притяжения черной дыры или нейтронной звезды, которая возникает в результате этого, оказывается настолько высока, что их останки не разбрасываются по окружающему пространству, а объединяются в своеобразный "бублик".

Часть такого диска, который вращается вокруг бывшей звезды, поглощает черная дыра. Его остатки разгоняются почти до скорости света и выбрасываются во внешнее пространство в виде узких пучков материи. Во время этого процесса погибающее светило затмевает галактики и испускает столько же энергии, сколько Солнце и другие небольшие звезды вырабатывают за все время существования.

Год назад Хаккила и его коллеги нашли новую и при этом совершенно неожиданную черту гамма-всплесков. Они заметили, что при наблюдении с помощью высоко- и низкочувствительных телескопов структура их спектра немного, но различалась. Проанализировав эти расхождения, астрофизики пришли к неожиданному выводу - время в ходе этих вспышек шло не вперед, а назад.

Столкнувшись с этим "невозможным" феноменом, ученые начали искать правдоподобные объяснения того, как может формироваться подобная парадоксальная картина вспышки. Для этого они просчитали, куда и как будут двигаться потоки раскаленной плазмы, которые разгоняет черная дыра, и с какими другими объектами она будет взаимодействовать.

Эти расчеты показали, что у такого "нефизического" явления есть вполне нормальное объяснение, которое укладывается в теорию относительности и никак не нарушает все известные законы физики. Оно связано с двумя феноменами - "сверхсветовым движением" и тем, что свет через разные типы материи движется с неодинаковой скоростью.

Как объясняет Хаккила, черная дыра разгоняет "выплевываемую" материю до столь высоких скоростей, что она начинает двигаться через плотные слои плазмы заметно быстрее, чем это может делать свет в такой же обстановке.

В соответствии с закономерностью, которую открыли Сергей Вавилов и Павел Черенков еще в начале прошлого столетия, подобные пучки ускоренной материи начнут "тормозить", вырабатывая частицы света. При этом, что важно, материя продолжит лететь через плазму быстрее света, "обгоняя" порожденные ею фотоны на протяжении некоторого времени.

В результате этого у стороннего наблюдателя, если поток материи движется в его сторону, может возникнуть впечатление, что выбросы новорожденной черной дыры движутся быстрее скорости света. Кроме того, он может заметить, что время в ее окрестностях идет не вперед, а назад.

Когда пучок плазмы замедлится до максимально допустимой скорости света, произойдет еще более странное для очевидца событие - время развернет свой ход и "перескочит" вперед. Астрофизики назвали этот феномен "релятивистским удвоением изображения", так как некоторое время наблюдателю будет казаться, что он одновременно видит не один, а сразу два потока материи, которые представляют собой зеркальные копии друг друга.

Такой процесс, как отмечает Хаккила, очень хорошо объясняет многие другие странности в том, как развиваются гамма-всплески и как устроен их спектр. После того, как астрофизики добавили "релятивисткое удвоение" в свои расчеты, им удалось создать первую виртуальную модель этого катаклизма, которая точно воспроизводила практически все особенности гамма-вспышек.

Как надеются авторы статьи, их расчеты помогут астрономам уточнить то, какую роль эти события играли в формировании всех запасов тяжелых элементов Вселенной, которые нужны для рождения планет и появления жизни на Земле и в других мирах.