Впервые в космосе измерена сверхсветовая скорость

Захватывающее открытие во время регистрации сигналов пульсара совершили специалисты Техасского университета в Браунсвилле (UTB/TSC) — по всему получалось, что импульсы определённой частоты двигались быстрее света. Вне стен лабораторий такой эффект наблюдается впервые.

По мнению ведущего автора исследования Фредерика Дженнета (Frederik Jenet), новые данные могут помочь астрономам получить более полное представление о межзвёздном пространстве, в том числе о свойствах облаков нейтрального водорода (фото UTB/TSC).

Учёные, используя знаменитый радиотелескоп Arecibo, следили за излучением от миллисекундного пульсара PSR B1937+21, что находится на расстоянии около 10 тысяч световых лет от Земли. Астрофизики получали сигналы в течение трёх дней, при этом полоса пропускания аппаратуры составляла 1,5 МГц, а рабочая частота — 1420,4 МГц.

К удивлению специалистов, части каждого радиоимпульса, путь которого лежал через облако нейтрального водорода, поступали с неодинаковой быстротой. Те волны, чья частота была близка к центру указанного диапазона (и резонировала с водородным облаком), прибыли раньше других, что можно объяснить только одним образом – сигналы словно двигались быстрее скорости света.

Пульсар представляет собой нейтронную звезду, которая быстро вращается, посылая радиоизлучение. Поляризация импульсов может меняться, если в процессе путешествия сквозь межзвёздную среду сигналы проходят, например, через магнитное поле, сталкиваются со свободными электронами или, как в данном случае, проходят через газовое облако (иллюстрация Nature).

Тут, однако, следует объяснить, что речь идёт о групповой скорости, характеризующей быстроту распространения горба импульса. Явления наподобие описанного могут возникать из-за аномальной дисперсии (рассеивания), когда показатель преломления среды возрастает с увеличением длины волны, проходящей через неё. В этом случае групповая скорость импульса (состоящего из пучка волн разной длины) может превышать скорость любой отдельной волны в этом пучке. Но поскольку энергия импульса всё ещё распространяется со скоростью света (как и каждый фотон в луче), такой феномен не противоречит эйнштейновской физике.

В лабораторных экспериментах этот интересный эффект известен давно: в прошлом световой пучок успешно замедляли, "замораживали" и даже обращали скорость света вспять. Что касается вмешательства в радиоизлучение пульсара межзвёздной среды, то явление превышения групповой скоростью такого импульса скорости света авторы работы объясняют как следствие "взаимодействия между временной шкалой, представленной в импульсе, и временной шкалой, представленной в пространстве".

Статья об открытии будет опубликована в ближайшее время Astrophysical Journal (препринт материала можно прочесть здесь).