Новое подтверждение взгляда Эйнштейна на пространство

Орбитальный гамма-телескоп Ферми (FGST) позволил доказать правоту Альберта Эйнштейна ещё раз: скорость света в вакууме оказалась не зависящей от энергии фотонов. А это ставит под сомнение теорию квантовой гравитации, активно развиваемую физиками в последние годы.

Питер Майкельсон (Peter Michelson) из Стэнфорда (Stanford University), ведущий учёный миссии FGST, совместно с большой интернациональной группой учёных опубликовал в Nature статью, в которой изложил детальный анализ гамма-вспышки GRB 090510, зафиксированной FGST 10 мая 2009 года.

В этом событии примечательными оказались два пойманных фотона, порождённых, как предполагается, в результате мощного катаклизма вроде столкновения двух нейтронных звёзд.

Эти фотоны обладали различной частотой, и их энергия отличалась в миллион раз. Но при этом один был зафиксирован всего на 0,9 секунды прежде другого. С учётом того, что пробежали они через Вселенную расстояние в 7,3 миллиарда световых лет, — это можно считать одновременной фиксацией, то есть летели они через пространство фактически с одной скоростью.

Всё же имеющийся лаг в прибытии двух фотонов (на рисунке они условно показаны фиолетовым и жёлтым) авторы новой работы списывают не на отличия в скорости бега этих частиц, а на разницу во времени рождения данных гамма-квантов непосредственно на месте события (космической катастрофы). Кстати, вся вспышка, зафиксированная датчиками спутника FGST, длилась 2,1 секунды. Она также поставила рекорд – самое быстрое зафиксированное движение вещества: джет, испускавший гамма-фотоны, двигался со скоростью 99,99995% от скорости света, – сообщают исследователи (иллюстрация NASA/Sonoma State University/Aurore Simonnet).

Предыдущее примечательное наблюдение FGST вроде бы приоткрыло дверь для квантовой гравитации: тогда наблюдалось явное расхождение во времени прибытия низко- и высокоэнергичных фотонов, однако, похоже, эти отличия объясняются всё же тонкостями в генерации гамма-вспышек, а не "работой" пространства на пути между источником лучей и Землёй.

Напомним, одним из возможных объяснений запаздывания фотонов высоких энергий является их более сильное взаимодействие с пространством-временем. Мол, на масштабе, в триллионы раз меньшем, чем поперечник электрона, пространство представляет собой "пену", с которой пролетающие фотоны реагируют определённым образом.

Только ещё выстраиваемая учёными теория квантовой гравитации (пытающаяся объединить все известные взаимодействия) как раз предполагает такое явление. Однако, если судить по GRB 090510, его нет, а теорию относительности пока рано считать устаревшей. Лоренц-инвариантность не была нарушена даже в масштабе Планка, объясняют физики в своей статье.

Помимо охоты за гамма-вспышками телескоп Ферми проводит полный обзор неба. Так, только за первый год работы спутник захватил более тысячи отдельных источников гамма-лучей. Как поясняют специалисты, работающие с FGST в пресс-релизе NASA, речь идёт именно о постоянных источниках.

И почти половину из них уже удалось соотнести с астрономическими объектами, давно наблюдаемыми в других диапазонах волн. Это далёкие галактики и массивные чёрные дыры в них, а в Млечном Пути — пульсары и двойные системы, одним из компонентов которых является нейтронная звезда. Анализ всех этих данных позволит получить новые сведения не только о столь разнообразном "населении" космоса, но и о природе пространства-времени.