Ini adalah landasan fisika modern yang tidak ada di Semesta yang lebih cepat dari kecepatan cahaya (c). Namun, teori relativitas khusus Einstein memungkinkan untuk kejadian di mana pengaruh tertentu muncul untuk melakukan perjalanan lebih cepat dari cahaya tanpa melanggar kausalitas. Inilah yang dikenal sebagai "booming fotonik," sebuah konsep yang mirip dengan boom sonik, di mana bintik-bintik cahaya dibuat untuk bergerak lebih cepat daripada c.
Dan menurut sebuah studi baru oleh Robert Nemiroff, seorang profesor fisika di Michigan Technological University (dan co-pencipta Astronomi Picture of the Day), fenomena ini dapat membantu menyinari (tidak ada kata!) Di kosmos, membantu kita memetakan dengan efisiensi yang lebih besar.
Pertimbangkan skenario berikut ini: jika laser disapu melintasi objek yang jauh - dalam kasus ini, Bulan - tempat sinar laser akan bergerak melintasi objek dengan kecepatan lebih besar dari c. Pada dasarnya, kumpulan foton dipercepat melewati kecepatan cahaya ketika tempat melintasi permukaan dan kedalaman objek.
"Boom fotonik" yang dihasilkan terjadi dalam bentuk flash, yang dilihat oleh pengamat ketika kecepatan cahaya turun dari superluminal ke di bawah kecepatan cahaya. Ini dimungkinkan oleh kenyataan bahwa bintik-bintik tidak mengandung massa, dengan demikian tidak melanggar hukum dasar Relativitas Khusus.
Contoh lain terjadi secara teratur di alam, di mana sinar cahaya dari sapuan pulsar melintasi awan debu yang ditanggung ruang angkasa, menciptakan cangkang bola cahaya dan radiasi yang mengembang lebih cepat daripada c saat memotong permukaan. Hal yang sama berlaku untuk bayangan bergerak cepat, di mana kecepatannya bisa jauh lebih cepat dan tidak terbatas pada kecepatan cahaya jika permukaannya bersudut.
Pada pertemuan American Astronomical Society di Seattle, Washington awal bulan ini, Nemiroff berbagi bagaimana efek ini dapat digunakan untuk mempelajari alam semesta.
"Boom fotonik terjadi di sekitar kita cukup sering," kata Nemiroff dalam siaran pers, "tetapi mereka selalu terlalu singkat untuk diperhatikan. Di alam semesta mereka cukup lama untuk diperhatikan - tetapi tidak ada yang berpikir untuk mencarinya! ”
Menyapu superluminal, katanya, dapat digunakan untuk mengungkapkan informasi tentang geometri 3 dimensi dan jarak benda bintang seperti planet terdekat, melewati asteroid, dan objek jauh yang diterangi oleh pulsar. Kuncinya adalah menemukan cara untuk menghasilkan mereka atau mengamatinya secara akurat.
Untuk keperluan studinya, Nemiroff mempertimbangkan dua skenario contoh. Yang pertama melibatkan sinar yang disapu melintasi objek bola tersebar - yaitu bintik-bintik cahaya yang bergerak melintasi Bulan dan sahabat pulsar. Pada yang kedua, sinar disapu melintasi "dinding planar hamburan atau filamen linier" - dalam hal ini, Nebula Variabel Hubble.
Dalam kasus sebelumnya, asteroid dapat dipetakan secara rinci menggunakan sinar laser dan teleskop yang dilengkapi dengan kamera berkecepatan tinggi. Laser bisa disapu di permukaan ribuan kali per detik dan kilatan direkam. Dalam yang terakhir, bayangan diamati melewati antara bintang terang R Monocerotis dan memantulkan debu, dengan kecepatan yang sangat besar sehingga mereka menciptakan ledakan fotonik yang terlihat selama berhari-hari atau berminggu-minggu.
Jenis teknik pencitraan ini pada dasarnya berbeda dari pengamatan langsung (yang bergantung pada fotografi lensa), radar, dan lidar konvensional. Ini juga berbeda dari radiasi Cherenkov - radiasi elektromagnetik yang dipancarkan ketika partikel bermuatan melewati media dengan kecepatan lebih besar dari kecepatan cahaya di media itu. Salah satu contohnya adalah cahaya biru yang dipancarkan oleh reaktor nuklir bawah laut.
Dikombinasikan dengan pendekatan lain, itu dapat memungkinkan para ilmuwan untuk mendapatkan gambaran yang lebih lengkap dari objek di Tata Surya kita, dan bahkan benda kosmologis yang jauh.
Studi Nemiroff diterima untuk publikasi oleh Publikasi Masyarakat Astronomi Australia, dengan versi awal tersedia online di arXiv Astrophysics
Bacaan lebih lanjut:
Siaran pers Michigan Tech
Robert Nemiroff / Michigan Tech
