זו אבן יסוד בפיזיקה המודרנית ששום דבר ביקום לא מהיר יותר ממהירות האור (ג). עם זאת, תיאוריית היחסות המיוחדת של איינשטיין מאפשרת מקרים בהם יש השפעות מסוימות מופיעים לנסוע מהר יותר מאור מבלי להפר את הסיבתיות. זה מה שמכונה "בום פוטוני", מושג הדומה לבום קולני, בו כתמי אור נעים לזוז מהר יותר מאשר ג.
ולפי מחקר חדש שנערך על ידי רוברט נמירוף, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטה הטכנולוגית במישיגן (ויוצר משותף של אסטרונומיה תמונה של היום), תופעות אלה עשויות לעזור להאיר אור (ללא משחק מילים) על הקוסמוס, ועוזרות לנו למפות זה ביעילות רבה יותר.
שקול את התרחיש הבא: אם לייזר נסחף על פני עצם מרוחק - במקרה זה, הירח - נקודת אור הלייזר תעבור על פני האובייקט במהירות גבוהה יותר מ ג. בעיקרון, אוסף הפוטונים מואץ מעבר למהירות האור כאשר המקום חוצה הן את פני השטח והן את עומקו של העצם.
ה"בום הפוטוני "שהתקבל מתרחש בצורה של הבזק, הנראה על ידי המתבונן כאשר מהירות האור יורדת מסופרלומינלית אל מתחת למהירות האור. הדבר מתאפשר על ידי העובדה שהכתמים אינם מכילים מסה, ובכך אינם מפרים את חוקי היסוד של היחסות המיוחדת.
דוגמא נוספת מתרחשת באופן קבוע בטבע, שם קרני אור מקולמוס מטאטאים על פני ענני אבק הנישא בחלל, ויוצרים מעטפת כדורית וקרינה שמתרחבת מהר יותר מ- c כאשר היא מצטלבת משטח. הדבר נכון גם לגבי הצללים הנעים במהירות, שם המהירות יכולה להיות מהירה הרבה יותר ולא להיות מוגבלת למהירות האור אם המשטח זוויתי.
בפגישה של האגודה האמריקאית לאסטרונומיה בסיאטל, וושינגטון בתחילת החודש, שיתף נמירוף כיצד ניתן להשתמש בהשפעות אלה לחקר היקום.
נמרוף בהודעה לעיתונות, "בום פוטוני קורה סביבנו לעתים קרובות למדי, אך הם תמיד קצרים מכדי לשים לב לכך. בחוץ בקוסמוס הם נמשכים מספיק זמן כדי להבחין - אבל איש לא חשב לחפש אותם! "
ניתן לטאטא טאטאות סופר-לוליניות כדי לחשוף מידע על הגיאומטריה התלת-ממדית והמרחק של גופות כוכבים כמו כוכבי לכת סמוכים, אסטרואידים חולפים וחפצים רחוקים המוארים באמצעות פולסרים. המפתח הוא למצוא דרכים לייצרם או להתבונן בהם במדויק.
לצורך מחקרו שקל נמירוף שני תרחישים לדוגמא. הראשון כלל קרן שנסחפה על פני עצם כדורית מפוזרת - כלומר כתמי אור הנעים על פני הירח וחברי פולסאר. בשנייה, הקורה נסחפת על פני "קיר מפזר או נימה ליניארית" - במקרה זה, הערפילית המשתנה של האבל.
במקרה הראשון ניתן היה למפות את האסטרואידים בפירוט באמצעות קרן לייזר וטלסקופ המצויד במצלמה במהירות גבוהה. ניתן היה לסחוף את הלייזר על פני השטח אלפי פעמים בשנייה ואת ההבזקים שהוקלטו. באחרון נצפים צללים העוברים בין הכוכב הבהיר R Monocerotis ומשקפים אבק, במהירות כה גדולה עד שהם יוצרים בומים פוטוניים הנראים במשך ימים או שבועות.
טכניקת הדמיה מסוג זה שונה במהותה מהתצפיות הישירות (הנשענות על צילום עדשות), מכ"ם ומכסה קונבנציונאלי. זה נבדל גם מקרינת צ'רנקוב - קרינה אלקטרומגנטית הנפלטת כאשר חלקיקים טעונים עוברים במדיום במהירות הגבוהה ממהירות האור באותה המדיום. מקרה לכך הוא הזוהר הכחול שנפלט מכור גרעיני מתחת למים.
בשילוב עם הגישות האחרות זה יכול לאפשר למדענים לקבל תמונה שלמה יותר של עצמים במערכת השמש שלנו, ואפילו גופים קוסמולוגיים רחוקים.
המחקר של נמירוף התקבל לפרסום על ידי פרסומי האגודה האסטרונומית באוסטרליה, עם גרסה מקדימה זמינה ברשת ב arXiv Astrophysics.
לקריאה נוספת:
הודעה לעיתונות של מישיגן טק
רוברט נמירוף / מישיגן טק
