Космический катаклизм позволяет провести точную проверку теории относительности Эйнштейна

В 2019 году телескопы MAGIC обнаружили первый всплеск гамма-излучения (GRB) с очень высокой энергией. Это было самое интенсивное гамма-излучение, когда-либо полученное от космического объекта.

Но данные GRB могут дать больше: с помощью дальнейших анализов ученые MAGIC 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 теорию Эйнштейна об общей относительности. Исследование было опубликовано в "Physical Review Letters".

Проверка теории квантовой гравитации

Общая относительность (GR) Эйнштейна - красивая теория, которая объясняет, как масса и энергия взаимодействуют с пространством-временем, создавая явление, широко известное как гравитация. GR была протестирована и перепроверена в различных физических ситуациях и на различных шкалах, и, постулируя, что скорость света постоянна, всегда получалось превосходно предсказывать экспериментальные результаты. Тем не менее, физики подозревают, что GR не является самой фундаментальной теорией, и что возможно существует квантово-механическое описание гравитации, называемое квантовой гравитацией (QG).

Подписывайтесь на наш youtube канал!

Согласно некоторым теориям QG, скорость света может зависеть от энергии. Это гипотетическое явление называется нарушением инвариантности Лоренца (LIV). Считается, что его эффект слишком мал, чтобы быть измеренным, если 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 (GRB) - это мощные и далекие космические взрывы, которые испускают очень переменные, чрезвычайно энергетические сигналы. Таким образом, они являются отличными лабораториями для экспериментальных испытаний QG. Ожидается, что фотоны с более высокой энергией будут в большей степени зависеть от эффектов QG, и их должно быть много, эти путешествия занимают миллиарды лет, прежде чем достичь Земли, что усиливает эффект.

GRB ежедневно обнаруживаются с помощью спутниковых детекторов, которые наблюдают за большими участками неба, но при меньших энергиях, чем наземные телескопы, такие как MAGIC. 14 января 2019 года система телескопов MAGIC обнаружила первый GRB в области энергий телеэлектронвольта (TeV, в 1000 миллиардов раз больше энергии, чем видимый свет), таким образом, регистрируя, несомненно, самые энергетические фотоны, когда-либо наблюдавшиеся от такого объекта. Было проведено множество анализов для изучения природы этого объекта и очень высокоэнергетического излучения.

Томислав Тержич, исследователь из Университета Риеки, говорит: "Ни одно исследование LIV никогда не проводилось по данным GRB в энергетическом диапазоне TeV, просто потому, что до сих пор таких данных не было". Более двадцати лет мы ожидали, что такое наблюдение может увеличить чувствительность к эффектам LIV, но мы не могли сказать насколько, пока не увидели окончательных результатов нашего анализа". Это был очень увлекательный период".

Естественно, ученые MAGIC хотели использовать это уникальное наблюдение для поиска эффектов QG. Однако в самом начале они столкнулись с препятствием: сигнал, записываемый телескопами MAGIC, со временем монотонно разлагался. Хотя это была интересная находка для астрофизиков, изучающих GRB, она не была благоприятной для тестирования LIV. Даниэль Кершберг, исследователь IFAE в Барселоне сказал: "При сравнении времени прибытия двух гамма-лучей разной энергии, можно предположить, что они мгновенно излучались от источника. Однако наши знания о процессах в астрономических объектах все еще недостаточно точны, чтобы точно определить время излучения любого конкретного фотона".

Традиционно астрофизики полагаются на распознаваемые вариации сигнала для ограничения времени излучения фотонов. Монотонно изменяющемуся сигналу не хватает этих особенностей. Поэтому исследователи использовали теоретическую модель, которая описывает ожидаемое излучение гамма-излучения до того, как телескопы MAGIC начали проводить наблюдения. Модель включает в себя быстрый рост потока, пиковое излучение и монотонный распад, подобный наблюдаемому MAGIC. Это дало ученым инструмент для фактической охоты на LIV.

Тщательный анализ затем выявил отсутствие энергозависимой временной задержки во времени прибытия гамма-излучения. Похоже, Эйнштейн все еще остается в строю. "Это, однако, не означает, что команда MAGIC была оставлена с пустыми руками", сказал Джакомо Д'Амико, научный сотрудник Института физики Макса Планка в Мюнхене; "мы смогли установить сильные ограничения на шкале энергии QG". Ограничения, установленные в этом исследовании, сопоставимы с наилучшими доступными ограничениями, полученными с помощью наблюдений за ГРЧ с помощью спутниковых детекторов или с помощью наземных наблюдений за активными ядрами Галактики.

Седрик Перенс, аспирант университета г. Падова, добавил: "Мы все были очень счастливы, что имеем возможность провести первое в истории исследование по нарушению инвариантности Лоренца по данным GRB в энергетическом диапазоне TeV и взломать дверь, которая откроется для будущих исследований".

В отличие от предыдущих работ, это было первое подобное испытание, когда-либо проведенное на сигнале GRB в энергетическом диапазоне TeV. Таким образом, проведя это фундаментальное исследование, команда MAGIC заложила основу для будущих исследований! опубликовано econet.ru по материалам scitechdaily.com

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление - мы вместе изменяем мир! © econet