由两颗相撞的恒星释放的粒子射流移动速度似乎是光速的七倍 -- 但是天文学家指责一种被称为超光速运动的宇宙错觉。

能量波传播为什么不能超过光速(7倍光速的能量射流似乎打破了物理定律)(1)

一股粒子以接近光速的速度从黑洞中喷出。刚刚从一对相撞的中子星中探测到类似的射流,似乎违反了物理定律。

天文学家发现了来自太空的巨大能量爆炸,这似乎是不可能的: 行进速度是光速的七倍。

当然,这是一种视错觉 -- 一种罕见且令人难以置信的现象,称为超光速运动,当粒子非常接近以光速运动时就会发生这种现象。在这种情况下,科学家以惊人的光速达到99.97% (约6.7亿英里/小时 (10.7亿公里/小时)) 从恒星碰撞的地点探测到一股能量喷发出来。


科学家们所讨论的喷气式飞机是2017年在科学界首次掀起巨浪的宇宙灾难的结果。那一年,科学家们发现了两个中子星之间的剧烈碰撞 -- 超致密,坍塌的恒星核心将太阳的质量包裹成一个比城市还宽的球 -- 位于离地球大约1.4亿光年的地方。碰撞是如此的强大,它在时空结构中产生了涟漪; 这种干扰被称为引力波。

能量波传播为什么不能超过光速(7倍光速的能量射流似乎打破了物理定律)(2)

阿尔伯特·爱因斯坦在1916年预测到了这些时空涟漪的存在,在2016年发现的两个黑洞之间发生碰撞之后,科学家花了100年的时间才找到证据来证明这一点。碰撞中子星在2017年释放的引力波 -- 一个名为GW17081的信号 -- 是第一个从黑洞以外的来源检测到的,证明不止一种类型的宇宙灾难能够创造它们。

肉眼看不到引力波,但可以通过诸如加利福尼亚州帕萨迪纳市的大型干涉仪引力波观测站 (LIGO) 之类的仪器进行检测。因此,在2017年LIGO探测到碰撞恒星的第一波冲击波后,世界各地的天文学家在合并过程中训练他们的望远镜,以尽可能地了解它。不久,天文学家看到了高速粒子喷射的可见证据,从碰撞点燃烧出来,照亮了被恒星喷射出来的物质球体。


在他们的新论文中,天文学家用美国宇航局的哈勃太空望远镜、欧洲航天局的盖亚太空天文台和地球上的几个附加射电望远镜分析了这架喷气式飞机。通过这些观察,研究小组计算了喷气式飞机的实际速度和感知到的物理挑战速度。

能量波传播为什么不能超过光速(7倍光速的能量射流似乎打破了物理定律)(3)

超光速错觉源于射流中的粒子和它们发射的光粒子 (或光子) 之间的速度差异。因为射流的粒子移动速度几乎和它们发出的光一样快,它看起来就像喷气式飞机早期的粒子几乎和喷气式飞机后期的光子同时到达地球 -- 使它看起来就像喷气式飞机实际上比光速移动得更快。

天文学家之前已经观察到这种错觉在其他几个宇宙物体中发挥作用,包括在处女座星座的梅西耶87星系中喷出一股接近光速的喷流。到目前为止,所有超光速运动的例子都可以用数学来解释,这种方式不会破坏已知的物理定律。

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