神秘粒子以「光速的7倍」向地球飛來?愛因斯坦的棺材板壓不住了

光速是這個宇宙中最牢不可破的鐵律。相對論認為,宇宙中的任何物體運動速度都不可能超過真空中的光速。但是人們偶爾也會在宇宙中發現匪夷所思的「超光速」現象。

最近一些天文學家就發現,一對距離地球1.4億光年的中子星,在合并過程中竟然產生了以超光速飛行的高能粒子流!

M87星系中心黑洞產生的噴流。在觀測高能天體物理學事件產生的粒子流時,天文學家有時會發現它們在作「超光速運動」。NASA

這對中子星之所以受關注是因為它們合并觸發的引力波于2017年8月17日掃過了地球(即編號為GW170817的引力波事件)。那是人類第一次探測到中子星而非黑洞合并產生的引力波。

在全方位的跟蹤觀測中,天文學家發現這對中子星合并后產生了高能粒子流,且這些粒子的飛行速度看上去竟然是光速的7倍。

直覺告訴我們這不可能。直覺是對的。盡管也有少數人認為超光速運動確實存在,但是大部分科學家相信它實際上是一種錯覺,是一種名叫「光學超發光運動(optical superluminal motion)」的幻像,且其原理相當簡潔。

「光學超發光運動」現象在宇宙中偶有發生,多出現在那些能夠產生近光速噴流的天體身上或天體事件中。

引發錯覺的原因,與粒子的飛行速度和飛行方向有關。這些粒子的飛行速度極快。以GW170817為例,其產生的粒子飛行速度達到了光速的99.97%。這麼快的速度導致了一個后果,即當它們其中一部分面向我們飛來時,因為和地球的距離在持續縮短,我們看到的每一次閃光到達地球所需的時間也會持續縮短。

如此一來,如果我們在觀測這些粒子,測算它們的運動速度時,誤以為所有這些粒子和地球之間的距離不變,便會低估閃光發生的時間間隔,高估其飛行速度,產生錯覺以為它們正在以數倍于光速的速度運動。


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