超光速射流!可創造伽馬射線爆發光曲線中看到的時間可逆性

2019-09-23     博科園

查爾斯頓學院(College Of Charleston)天體物理學家喬恩·哈基拉(Jon Hakkila)和密西根理工大學(Michigan Technological University)羅伯特·尼米洛夫(Robert Nemiroff)發表的研究表明:產生伽瑪射線爆發的爆炸實際上可能超過周圍氣體雲中的光速(是指氣體雲中的光速),但這並不違反愛因斯坦的相對論。Hakkila和Nemiroff提出:這種超光速射流可以創造伽馬射線爆發光曲線中看到的時間可逆性。

然而,這些噴射流並沒有違反愛因斯坦的相對論,因為它們只比光通過噴射介質的速度快,而不是比光通過真空的速度快。想像這種超光速運動的一個好方法是:想像池塘一邊的人朝你的方向跳過一塊石頭。

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頻繁跳躍的石頭在跳躍之間在空氣中移動的速度,比它產生的波浪在水中移動的速度要快,你會看到由接近石頭的每一次跳躍以相反順序產生的波浪,來自最近的跳躍波浪最先到達,那些來自最初的跳躍波浪最後到達。

這種「超光速」爆炸的解釋保留了公認伽馬射線爆發噴流模型的許多特徵。然而,Nemiroff等提出的方案涉及切倫科夫輻射,這是一種由超光速運動產生的光,以前人們認為這種光在產生伽馬射線暴的光曲線時並不重要。標準伽馬射線爆發模型忽略了時間可逆的光曲線特性,超光速噴射運動說明了這些特性,同時保留了許多標準模型特徵,其研究發現發表在《天體物理學》上。

本研究用一個簡單模型來解釋伽馬射線暴(GRB)脈衝光曲線中的時間反轉和拉伸殘差。在這個模型中,膨脹伽馬射線暴射流中的衝擊波從亞光速加速到「超光速」,或者從超光速減速到亞光速。衝擊波與周圍介質相互作用,當在該介質中傳播速度快於光速時,產生切倫科夫和/或其他碰撞輻射,當傳播速度低於光速時,產生其他機制(例如熱化康普頓或同步激波輻射)。這些轉變通過相對論圖像加倍的過程創建時間向前和時間反轉光曲線特徵集合。

該模型可以解釋各種無法解釋但觀察到的伽馬射線暴脈衝行為,包括在時間反轉的伽馬射線暴脈衝殘差中觀察到的伸展量以及伸展因子與脈衝不對稱性之間的關係。該模型適用於所有伽馬射線暴類,因為在長/中伽馬射線暴、短伽馬射線暴和X射線耀斑中觀察到了類似的脈衝行為。自由模型參數是撞擊器亞光速運動時的洛倫茲因子,超光速運動時的洛倫茲因子,以及受衝擊介質中的光速。

博科園|文:Mike Robertson/phys

參考期刊《天體物理學》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab3bdf

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文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-mo/gv1PYG0BJleJMoPMZED7.html