能量波傳播為什麼不能超過光速（7倍光速的能量射流似乎打破了物理定律）

2023-04-20 00:29:07 3

一股粒子以接近光速的速度從黑洞中噴出。剛剛從一對相撞的中子星中探測到類似的射流，似乎違反了物理定律。

天文學家發現了來自太空的巨大能量爆炸，這似乎是不可能的: 行進速度是光速的七倍。

當然，這是一種視錯覺 -- 一種罕見且令人難以置信的現象，稱為超光速運動，當粒子非常接近以光速運動時就會發生這種現象。在這種情況下，科學家以驚人的光速達到99.97% (約6.7億英裡/小時 (10.7億公裡/小時)) 從恆星碰撞的地點探測到一股能量噴發出來。

科學家們所討論的噴氣式飛機是2017年在科學界首次掀起巨浪的宇宙災難的結果。那一年，科學家們發現了兩個中子星之間的劇烈碰撞 -- 超緻密，坍塌的恆星核心將太陽的質量包裹成一個比城市還寬的球 -- 位於離地球大約1.4億光年的地方。碰撞是如此的強大，它在時空結構中產生了漣漪; 這種幹擾被稱為引力波。

阿爾伯特·愛因斯坦在1916年預測到了這些時空漣漪的存在，在2016年發現的兩個黑洞之間發生碰撞之後，科學家花了100年的時間才找到證據來證明這一點。碰撞中子星在2017年釋放的引力波 -- 一個名為GW17081的信號 -- 是第一個從黑洞以外的來源檢測到的，證明不止一種類型的宇宙災難能夠創造它們。

肉眼看不到引力波，但可以通過諸如加利福尼亞州帕薩迪納市的大型幹涉儀引力波觀測站 (LIGO) 之類的儀器進行檢測。因此，在2017年LIGO探測到碰撞恆星的第一波衝擊波後，世界各地的天文學家在合併過程中訓練他們的望遠鏡，以儘可能地了解它。不久，天文學家看到了高速粒子噴射的可見證據，從碰撞點燃燒出來，照亮了被恆星噴射出來的物質球體。

在他們的新論文中，天文學家用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡、歐洲航天局的蓋亞太空天文臺和地球上的幾個附加射電望遠鏡分析了這架噴氣式飛機。通過這些觀察，研究小組計算了噴氣式飛機的實際速度和感知到的物理挑戰速度。

超光速錯覺源於射流中的粒子和它們發射的光粒子 (或光子) 之間的速度差異。因為射流的粒子移動速度幾乎和它們發出的光一樣快，它看起來就像噴氣式飛機早期的粒子幾乎和噴氣式飛機後期的光子同時到達地球 -- 使它看起來就像噴氣式飛機實際上比光速移動得更快。

天文學家之前已經觀察到這種錯覺在其他幾個宇宙物體中發揮作用，包括在處女座星座的梅西耶87星系中噴出一股接近光速的噴流。到目前為止，所有超光速運動的例子都可以用數學來解釋，這種方式不會破壞已知的物理定律。