La freccia del tempo, per quanto ne sappiamo, ha una direzione ben precisa, si sposta dal passato verso il futuro e mai viceversa, i viaggi indietro nel tempo non sono possibili. Tuttavia, nel 2018 sono stati registrati degli scoppi di raggi gamma che sembrano ripetersi come se stessero viaggiando a ritroso nel tempo.
Recenti ricerche offrono una possibile risposta a ciò che potrebbe causare l’effetto di reversibilità temporale. Se le onde presenti all’interno dei getti relativistici che causano esplosioni di raggi gamma si muovono più veloci della luce uno degli effetti potrebbe essere il viaggio indietro nel tempo.
Le onde di accelerazione potrebbero essere possibili. Sappiamo che quando i fotoni viaggiano attraverso un mezzo, che sia un gas o un plasma, la loro velocità di propagazione è leggermente più bassa di quella che effettivamente registriamo nel vuoto che è, per quanto ne sappiamo, la velocità massima riscontrabile nell’universo, pari a circa 300 mila Km al secondo.
Per questo motivo un’onda potrebbe muoversi attraverso un getto di raggi gamma a velocità “superluminale” senza violare la relatività generale di Einstein.
Per capirlo meglio dobbiamo tornare indietro e vedere come si originano i getti gamma.
I lampi di raggi gamma, chiamati anche GRB, sono tra i fenomeni maggiormente energetici che si manifestano nel cosmo: prodotti dalla fusione di stelle di neutroni, dal collasso gravitazionale di stelle di grande massa o dalla distruzione mareale di una stella da parte di un buco nero, liberano in una frazione di tempo un’energia fino a 20 ordini di grandezza maggiore di quella irradiata in un anno dal Sole.
I raggi gamma fanno parte dello spettro elettromagnetico che noi percepiamo otticamente solo nella sua parte visibile che è una piccola porzione di esso.
Questi fotoni poco energetici hanno energie comprese tra 1,6 e 3,4 elettronvolt. A mano a mano che la lunghezza d’onda dei fotoni diminuisce, l’energia trasportata aumenta.
I raggi gamma si situano al limite superiore di questa scala, con lunghezze d’onda nell’ordine dei picometri, meno del diametro di un atomo, ed energie che possono superare le centinaia di gigaelettronvolt (GeV), cioè molti miliardi di volte maggiori di quella trasportata dalla luce visibile.
Ecco perché i raggi gamma sono i portatori di alcuni degli eventi più energetici che accadono nell’universo: superbrillamenti di magnetar (stelle di neutroni dotate di campi magnetici straordinariamente intensi), fusioni tra stelle di neutroni, fusioni tra stelle di neutroni e buchi neri, supernovae, ipernovae.
Trovarsi sulla traiettoria di un fascio di raggi gamma emesso nel corso di uno di questi eventi può essere estremamente pericoloso.
Quando viaggiano attraverso un mezzo, le particelle possono muoversi con una velocità maggiore di quella della luce nello stesso mezzo. Questo fenomeno è responsabile della radiazione Cherenkov, spesso registrata come un caratteristico bagliore blu. Quel bagliore è la controparte luminare del bang sonico di un oggetto che si muove in un mezzo più velocemente del suono.
La radiazione Cherenkov viene prodotta quando particelle cariche come gli elettroni si muovono più velocemente attraverso l’acqua rispetto alla velocità di fase della luce nell’acqua.
Gli astrofisici Jon Hakkila, del College di Charleston, e Robert Nemiroff, della Michigan Technological University, ritengono che lo stesso effetto possa essere osservato nei getti di raggi gamma e hanno realizzato modelli matematici per dimostrarlo.
Scrivono nel loro articolo: “in questo modello, un’onda di impatto in un getto di raggi gamma in espansione accelera da velocità subluminali a superluminali o decelera da velocità superluminali a subluminali“.
“L’onda nella simulazione interagisce con il mezzo circostante per produrre la radiazione Cherenkov e / o altre radiazioni collisionali quando viaggia più veloce della luce in questo mezzo e altri meccanismi (come la radiazione termocompattata Compton o sincrotrone) quando viaggia più lentamente della velocità della luce”.
“Queste transizioni creano sia una serie di curve di luce [forward-ray-burst] sia in avanti nel tempo che invertite nel tempo attraverso il processo di raddoppio dell’immagine relativistica“.
Si ritiene che questo raddoppio di immagini relativistiche si verifichi nei rivelatori di Cherenkov. Quando una particella carica che viaggia a velocità prossime a quella della luce entra in acqua, si muove più velocemente della radiazione di Cherenkov che produce, e quindi può ipoteticamente apparire in due punti contemporaneamente: un’immagine che sembra muoversi in avanti nel tempo e l’altra che sembra muoversi indietro.
Per ora, però, lo sdoppiamento rimane un’ipotesi. Tuttavia se ciò fosse vero, potrebbe anche essere responsabile della reversibilità temporale osservata nelle curve di luce delle raffiche gamma, che si verificano sia quando l’onda del dispositivo di simulazione che viaggia attraverso il mezzo del getto accelera a velocità più elevate della luce, sia a velocità subluminali.
Sarà necessario fare ulteriori sperimentazioni. I ricercatori hanno ipotizzato che il dispositivo di simulazione responsabile della creazione di uno scoppio di raggi gamma sarebbe un’onda su larga scala prodotta da cambiamenti nella densità o nel campo magnetico. Ciò richiederà ulteriori analisi.
Tuttavia, i ricercatori hanno affermato che il loro modello fornisce spiegazioni migliori per le caratteristiche delle curve di luce delle raffiche di raggi gamma rispetto ai modelli che non includono la reversibilità temporale. “I modelli di burst di raggi gamma standard hanno trascurato le proprietà della curva della luce reversibile nel tempo“, ha affermato Hakkila.
“Il movimento del getto superluminale tiene conto di queste proprietà pur mantenendo molte caratteristiche del modello standard“.
Non si tratta quindi di un vero e proprio viaggio a ritroso nel tempo, ma per spiegare quanto si osserva nei getti gamma si fa ricorso a un trucco che consente di far viaggiare la luce, e i raggi gamma sono comunque “luce” o fotoni, più lentamente di quanto non facciano nel vuoto, in un mezzo polarizzato quindi è possibile che particelle vengano accelerate a velocità superluminari riferite alla velocità della radiazione nel mezzo stesso.
La ricerca è stata pubblicata su The Astrophysical Journal.
