Ученые объяснили аномальный фотон от ярчайшего гамма-всплеска
Фотон с рекордной энергией, порожденный самым мощным космическим взрывом со времен Большого взрыва, все же достиг Земли, хотя по стандартным физическим законам он не должен был преодолеть путь в два миллиарда световых лет. Речь идет о гамма-всплеске GRB 221009A, известном как BOAT — «самый яркий из когда-либо наблюдавшихся». Событие произошло 9 октября 2022 года.
Частицу зафиксировал детектор космических лучей Carpet в Баксанской обсерватории на российском Кавказе. Аномалия в том, что высокоэнергетический фотон должен был столкнуться с реликтовым микроволновым излучением, оставшимся после Большого взрыва, и преобразоваться, не сумев пройти такое расстояние. Руководитель исследования Джорджо Галланти из Итальянского национального института астрофизики отметил, что прежние объяснения оказались недостаточными.
Ученые предложили гипотезу о сверхлегких аксионоподобных частицах. Согласно сценарию, фотон мог временно превратиться в такую частицу, избежать взаимодействия с реликтовым излучением и снова стать фотоном уже вблизи Млечного Пути. Для этого пришлось допустить возможное нарушение лоренц-инвариантности — принципа, по которому физические законы одинаковы для наблюдателей, движущихся с разными скоростями.
В рамках модели частицы с очень высокой энергией могут двигаться по «быстрому пути» через прозрачную Вселенную. Наблюдения частично согласуются с расчетами: фотон высокой энергии прибыл примерно через час после менее энергичных частиц света от того же всплеска, что предсказывала теория. Участник работы Марко Ронкаделли из Национального института ядерной физики Италии подчеркнул, что исследование впервые объединило две ранее рассматривавшиеся отдельно идеи.
Если будущие наблюдения подтвердят сценарий, космические события смогут использовать для изучения квантовой гравитации на энергиях, недоступных земным ускорителям. Работа опубликована в репозитории arXiv и принята к публикации в журнале Physical Review Letters.
