SAN DIEGO – Om du är ljus är det ganska lätt att resa med din egen hastighet – det vill säga 186 282 miles per sekund eller 299 800 kilometer per sekund.
Men om du är materia är det en helt annan sak.
Inget som vi känner till går fortare än ljuset. Einstein sa för nästan 100 år sedan att det inte är möjligt. För oss är hastighetsgränsen märkligt nog vettig: Om du kör fortare än ljuset kan du komma tillbaka innan du har åkt, bli din egen morfar eller göra andra kosmiska logiska språng.
Fast forward a century. Astronomer mäter nu saker – material, materia, saker – som rör sig så nära ljusets hastighet att man kan tro att det skulle göra Einstein lite nervös. Hans relativitetsteori verkar dock inte vara hotad av de höga hastigheterna.
Bland universums hastighetsdemoner finns Jupiterstora klumpar av het gas som är inbäddade i strömmar av material som kastas ut från hyperaktiva galaxer, så kallade blazarer. Förra veckan vid ett möte här i American Astronomical Society meddelade forskare att de hade uppmätt klumpar i blazarstrålar som skjuter genom rymden med 99,9 procent av ljusets hastighet.
”Detta säger oss att de fysikaliska processerna i kärnorna av dessa galaxer … är extremt energirika och kan driva materia mycket nära den absoluta kosmiska hastighetsgränsen”, säger Glenn Piner vid Whittier College i Whittier, Kalifornien.
Bedöm kraften hos den snabbt rörliga överhettade gasen, som kallas plasma:
”För att accelerera en bowlingkula till den hastighet som nyligen uppmättes i de här blazarerna skulle det krävas all den energi som produceras i världen under en hel vecka”, säger Piner. ”Och plasmaklumparna i dessa strålar är minst lika massiva som en stor planet.”
Blasarstrålarna springer runt i universum i ett snabbt sällskap. Något snabbare faktiskt.
I en annan studie som presenterades vid mötet slår ultrahögeffektiva kosmiska strålar som tros ha sitt ursprung i en kollision mellan galaxkluster in i jordens atmosfär med mer än 99,9 procent av ljusets hastighet. Mätningar visar att siffran är 99,9 följt av ytterligare 19 nior – ungefär så nära ljusets hastighet som man kan komma utan att klyva hår.
Partiklarna är inte ljus utan verklig materia. De är små, tros vara mestadels protoner, men energin som motiverar dem är lika fantastisk, och mekanismerna kan vara sammanflätade.
Vetenskapsmännen känner dock fortfarande inte till de exakta mekanismerna som är inblandade i att accelerera materia till så höga hastigheter. I fallet med en blazars verkar det som om ett svart hål är inblandat. Ett supermassivt svart hål, som förankrar en aktiv galax, drar gas inåt. En del sväljs, men en del accelereras helt enkelt och kastas sedan ut i höghastighetsstrålar längs galaxens rotationsaxel. Intensiva, snedvridna magnetfält kan spela en roll.
En del ultrahögeffektiva kosmiska strålar kan ha sitt ursprung i blazarstrålar, säger Piner till SPACE.com. Men andra fenomen kan fungera som partikelacceleratorer i rymden, t.ex. sammanväxande galaxer eller kolliderande svarta hål.
Piner och hans kollegor observerade tre blazarer, som man från tidigare observationer visste var superhastiga, med hjälp av National Science Foundations radioobservatorium Very Long Baseline Array.
Resultaten bekräftar det tidigare arbetet och fastställer hastigheterna med större noggrannhet. Plasmaklotens fenomenala hastighet ser ut att ha nått en gräns.
”Alla resultat från observationer av blazarjets stämmer överens med Einsteins speciella relativitetsteori”, säger Piner. ”Jetstrålarna accelereras ända upp till kanten av ljushastighetsbarriären, men inte längre än så, trots att detta är några av de mest effektiva acceleratorerna i universum.”
Andra artiklar från förra veckans AAS-möte:
- Möjligt genombrott i studien av material bortom vår galax
- De första ljudvågorna lämnade avtryck i universum
- Milky Way’s Center Packed with Black Holes
- Strange Space Blobs Get More Mysterious
- Astronomers Confident: Planet bortom solsystemet har fotograferats
- Materia rider på svarta håls rymd-tidsvågar
- Listan över de största stjärnorna får tre nya toppare på listan