Вадим Дудченко
Администратор портала

В 2019 году телескопы обнаружили первый гамма-всплеск при очень высоких энергиях. Это было самое интенсивное гамма-излучение, когда-либо полученное от такого космического объекта. Но данные GRB могут предложить больше: с дальнейшим анализом ученые магии теперь могут подтвердить, что скорость света постоянна в вакууме - и не зависит от энергии. Таким образом, как и многие другие тесты, данные GRB также подтверждают общую теорию относительности Эйнштейна. В настоящее время исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.

Волшебная телескопическая система в обсерватории Рок-де-лос-Мучачос, Ла-Пальма, Канарские острова, Испания

Волшебная телескопическая система в обсерватории Рок-де-лос-Мучачос, Ла-Пальма, Канарские острова, Испания

Общая теория относительности Эйнштейна-это прекрасная теория, которая объясняет, как масса и энергия взаимодействуют с пространством-временем, создавая явление, широко известное как гравитация. Гр был испытан и повторно протестирован в различных физических ситуациях и на многих различных масштабах, и, постулируя, что скорость света постоянна, он всегда оказывался выдающимся предсказателем экспериментальных результатов. Тем не менее физики подозревают, что гр не является самой фундаментальной теорией и что может существовать лежащее в ее основе квантово-механическое описание гравитации, называемое квантовой гравитацией (КВГ). Некоторые теории QG считают, что скорость света может зависеть от энергии. Это гипотетическое явление называется нарушением инвариантности Лоренца (LIV). Считается, что его эффекты слишком малы, чтобы их можно было измерить, если только они не накапливаются в течение очень долгого времени. Так как же этого добиться? Одним из решений является использование сигналов от астрономических источников гамма-излучения. Гамма-всплески (ГРБ) - это мощные и далекие космические взрывы, которые излучают очень изменчивые, чрезвычайно энергетические сигналы. Таким образом, они являются превосходными лабораториями для экспериментальных испытаний QG. Ожидается, что фотоны с более высокой энергией будут в большей степени подвержены влиянию QG-эффектов, и их должно быть много; они путешествуют миллиарды лет, прежде чем достичь Земли, что усиливает эффект.

GRBs обнаруживаются ежедневно с помощью спутниковых детекторов, которые наблюдают большие участки неба, но при более низких энергиях, чем наземные телескопы, такие как MAGIC. 14 января 2019 года система MAGIC telescope обнаружила первый GRB в области тераэлектронвольтных энергий (ТэВ, в 1000 миллиардов раз более энергичный, чем видимый свет), таким образом, регистрируя самые энергичные фотоны, когда-либо наблюдавшиеся от такого объекта. Были проведены многочисленные анализы для изучения природы этого объекта и излучения очень высокой энергии.

Томислав Терци? исследователь из Университета Риеки говорит: "ни одно исследование LIV никогда не проводилось на данных GRB в энергетическом диапазоне ТэВ просто потому, что до сих пор таких данных не было. В течение более чем двадцати лет мы ожидали, что такое наблюдение может повысить чувствительность к эффектам LIV, но мы не могли сказать, насколько сильно, пока не увидели окончательные результаты нашего анализа. Это был очень волнующий период."

Естественно, магические ученые хотели использовать это уникальное наблюдение для поиска эффектов QG. Однако в самом начале они столкнулись с препятствием: сигнал, записанный волшебными телескопами, монотонно затухал со временем. Хотя это было интересное открытие для астрофизиков, изучающих GRBs, оно не было благоприятным для тестирования LIV. Даниэль Кершберг, исследователь IFAE в Барселоне, сказал: "сравнивая время прибытия двух гамма-лучей разной энергии, можно предположить, что они были испущены мгновенно из источника. Однако наши знания о процессах в астрономических объектах все еще недостаточно точны, чтобы точно определить время испускания любого данного фотона". Традиционно астрофизики полагаются на распознаваемые вариации сигнала для ограничения времени испускания фотонов. Монотонно меняющийся сигнал лишен этих особенностей. Таким образом, исследователи использовали теоретическую модель, которая описывает ожидаемое гамма-излучение до того, как волшебные телескопы начали наблюдение. Модель включает в себя быстрый рост потока, пиковое излучение и монотонное затухание, подобное тому, которое наблюдается с помощью магии. Это дало ученым возможность по-настоящему охотиться за Лив.

Затем тщательный анализ не выявил энергозависимой временной задержки в времени прибытия гамма-лучей. Эйнштейн, кажется, все еще держит линию. "Это, однако, не означает, что волшебная команда осталась с пустыми руками", - сказал Джакомо Д'Амико, исследователь Института физики Макса Планка в Мюнхене; "мы смогли установить сильные ограничения на шкалу энергии QG". Пределы, установленные в этом исследовании, сопоставимы с наилучшими доступными пределами, полученными с помощью наблюдений GRB со спутниковыми детекторами или с помощью наземных наблюдений активных ядер галактик.

Седрик Перенн, постдокторский исследователь Университета Падуи, добавил: "Мы все были очень счастливы и чувствуем себя привилегированными, чтобы провести первое исследование нарушения инвариантности Лоренца когда-либо на данных GRB в энергетическом диапазоне ТэВ и открыть дверь для будущих исследований!"

В отличие от предыдущих работ, это был первый подобный тест, когда-либо выполненный на сигнале GRB при энергиях ТэВ. Благодаря этому плодотворному исследованию команда MAGIC заложила основу для будущих исследований и еще более строгих испытаний теории Эйнштейна в 21 веке. Оскар Бланч, представитель MAGIC collaboration, заключил: "на этот раз мы наблюдали относительно близкий GRB. Мы надеемся вскоре поймать более яркие и отдаленные события, которые позволят провести еще более чувствительные тесты."

Источник

 

Актуальные новости

  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц

Лента i24.info