5 обекта във Вселената, които се движат по-бързо от светлината? Науката обяснява най-странните случаи във Вселената

Скоростта на светлината (C) във вакуум е около 300 000 километра в секунда. Тя се смята за непреодолима граница в нашата Вселена. Според специалната теория на относителността на Айнщайн нито един обект с маса не може да я надхвърли. Въпреки това астрономическите наблюдения постоянно подхвърлят парадокси – учените откриват явления, които изглеждат по-бързи от светлината. Не става въпрос за нарушаване на физичните закони, всичко е много по-интересно. Такива „свръхсветлинни“ скорости възникват не поради ускорението на обектите над скоростта на светлината, а поради особеностите на тяхното движение, както и възприемането на това движение в мащаба на Вселената. Нека се спрем на пет явления, които сякаш не се подчиняват на фундаменталните ограничения.

Струи от квазарите – визуална илюзия за свръхсветлинна скорост

Един от най-ярките примери са квазарите или активните ядра на далечните галактики. Те изхвърлят тесни струи от нагорещена до червено плазма (джетове) със скорост, близка до светлинната. Понякога изглежда, че тези струи се движат по-бързо от светлината. Това се случва, когато струята е насочена почти директно към наблюдателя. Светлината от различните ѝ части достига до нас с различно закъснение, което създава илюзията за свръхбързо пътуване.

Най-известният пример е галактиката М87, където астрономите наблюдават струи, движещи се със скорост 6-7 С. Разбира се, в действителност нито една частица не преодолява светлинната бариера – това е визуален ефект, предизвикан от ъгъла на наблюдение и релативисткото изкривяване на времето, т.е. ефектът, предсказан от специалната теория на относителността. Същността му се състои в това, че времето в движеща се отправна система тече по-бавно, отколкото в отправната система на наблюдателя.

Микроквазарите – свръхсветлинни струи в нашата Галактика.

Квазарите са обекти, отдалечени от нас на милиарди светлинни години. Но подобни източници има и в рамките на нашата Галактика – микроквазари. Това са двойни системи, в които едната от звездите е черна дупка или неутронна звезда, поглъщаща материя от спътника си. Материята се ускорява в акреционния диск и се изхвърля под формата на струи – също като квазарите, само че в по-миниатюрни размери.

В микроквазара GRS 1915+105 през 90-те години на ХХ век е регистрирано видимо струйно движение със скорост 1,25 С. Но и тук всичко се обяснява със същите ефекти. Тези обекти дават на учените уникална възможност да изучават поведението на материята при екстремни условия – буквално в „домашен“ мащаб.

Резултатът от сливането на неутронните звезди – свръхбърза струя след катастрофата

През 2017 г. целият свят наблюдава историческо събитие – сливането на две неутронни звезди, регистрирано чрез гравитационните вълни и електромагнитното излъчване. Това беше събитието GW170817. В резултат на това се получи огромно изхвърляне на материя, а няколко месеца по-късно радиоастрономи забелязаха движещ се обект, за който се твърди, че се движи със скорост до 7С.

Това е била тясна струя, насочена под ъгъл към Земята. Астрономите я наблюдаваха с помощта на радиоинтерферометрия, което им позволи да измерят с голяма точност нейното движение. И в този случай реалната скорост не превишавала скоростта на светлината, но поради геометрията и времето на разпространение на сигнала се създала илюзията за свръхсветлинно движение.

Разширяването на Вселената – галактиките се отдалечават от нас по-бързо от светлината

Скоростта на светлината е границата на локалните движения, но във Вселената са възможни изключения, ако разглеждаме не движението в пространството, а разширяването на самото пространство. Според космологичния модел пространството между галактиките се разширява и това разширяване може да става с всякаква скорост.

На големи разстояния това води до отдалечаващи се от нас галактики с рецесионни скорости, по-големи от скоростта на светлината. Така например обектите с червено преместване z > 1,5 (далечни галактики, квазари и други космически обекти, чиито спектрални линии са изместени към червения край на спектъра) може вече да се намират отвъд хоризонта на Хъбъл, което означава, че тяхната светлина вече не може да ни достигне.

Това не противоречи на теорията на относителността, тъй като самите галактики не „летят“ в пространството – просто разстоянието между тях и нас се увеличава.

Квантовото заплитане – мигновени корелации

Въпреки че не е „обект“ в класическия смисъл, квантовото заплитане заслужава да бъде споменато. Два заплетени фотона могат да си влияят един на друг мигновено, независимо от разстоянието. Това явление е използвано в редица експерименти, при които сигналът между частиците се „предава“ по-бързо от скоростта на светлината.

Все пак си струва да уточним, че заплитането не позволява предаване на информация, а само корелации. Това не нарушава причинно-следствената връзка и не дава възможност за мигновено изпращане на съобщение. Въпреки това от гледна точка на класическата физика подобна мигновеност може да изглежда като нарушение на пределната скорост.

Имайки предвид всичко гореизложено, можем да отбележим, че въпреки строгото ограничение на скоростта на светлината, Вселената е пълна с явления, които ни принуждават да преразгледаме обичайните си представи за движението. От струите на квазарите до разширяването на самото пространство – всичко това показва колко сложна и изненадваща е реалността в голям мащаб.