Jen máloco baví fyziky víc, než boj se zasloužilými velikány. Obzvlášť oblíbeným terčem zpochybňování je Einstein se svou relativitou. Einstein většinou podobné útoky vydrží, aniž by se zapotil. Najdou se ale i výjimky.
Jednou z nich je i podivuhodný případ ultraextrémního fotonu z rekordní gama exploze s výmluvnou přezdívkou BOAT (Brightest Of All Time). Jde o nejjasnější známý gama záblesk GRB 221009A, který se odpálil v galaxii vzdálené více než 2 miliardy světelných let. K Zemi dorazil před 4 lety, 9. října 2022 v podobě oslepující spršky fotonů.
Byl mezi nimi i neuvěřitelný foton, který zaznamenal detektor kosmického záření Carpet kavkazské observatoře Baksan v horském terénu jihovýchodně od vrcholu Elbrusu. S energií 300 teraelektronvoltů (TeV) to byl zatím nejvíce energetický foton pocházející z gama záblesku.
S tímto fotonem se pojí jedna z nejzajímavějších záhad současné astrofyziky. Jak se tenhle foton, u všech singularit, mohl dostat až k Zemi? Vesmír totiž není úplně prázdný. Během své cesty měl foton interagovat s fotony reliktního záření z doby krátce po Velkém třesku, které vyplňuje celý vesmír. Při těchto interakcích by se takový foton měl přeměnit na jiné částice a zmizet dávno předtím, než by dorazil k Zemi.
Je to jako vystřelit šíp skrz nesmírně hustý les dlouhý 2 miliardy světelných let a čekat, že proletí a nezasáhne ani jeden strom. Podle současné fyziky je to prakticky nemožné. Přesto se tenhle foton dostal až k nám.
Záhadou nemožného fotonu se zabývala dvojice italských fyziků, Giorgio Galanti (INAF) a Marco Roncadelli (INFN). Vycházeli z toho, že podle nových dat z experimentu Carpet doposud navrhovaná vysvětlení nefungují. Je mezi nimi poněkud magická dočasná proměna fotonů gama záblesku na axionům podobné částice (ALP), přičemž v blízkosti Mléčné dráhy se mohly znovu proměnit na fotony. Tento mechanismus ale dokáže vysvětlit pozorování fotonů s energiemi až do několika desítek teraelektronvoltů, pro foton s energií 300 TeV nestačí.
Galanti s Roncadellim měli odvážný nápad a spojili mechanismus s částicemi ALP s možným porušením Lorentzovy invariance, jedné ze základních vlastností Einsteinovy speciální teorie relativity. Jde o stěžejní princip moderní fyziky, který říká, že fyzikální zákony zůstávají úplně stejné pro všechny pozorovatele, bez ohledu na to, jak rychle se pohybují nebo jakým směrem jsou otočeni.
Badatelé přitom navázali na to, že podle některých modelů kvantové gravitace by se Lorentzova invariance mohla při nejvyšších energiích nepatrně narušit, což by ovlivnilo způsob, jakým se fotony šíří prostorem. V tomto scénáři se foton jako je 300 TeV monstrum, dokáže vyhnout interakcím, které by ho podle standardní fyziky během jeho cesty vymazaly z vesmíru. Při extrémně vysokých energiích se podle této představy vesmír vlastně stává mnohem „průhlednějším“ a dovolí fotonu dorazit až k Zemi.
Současně to neznamená, že by bylo nutné dramaticky změnit fyzikální zákony. Spíš jde o to, že by se při takto vysokých energiích mohly projevit dosud nikdy nepozorované jevy. Jak říká Roncadelli, pokud budoucí pozorování tento scénář potvrdí, stal by se vesmír přirozenou laboratoří pro studium kvantové gravitace při energiích nesrovnatelně vyšších, než jakých lze v této době dosáhnout v urychlovači vybudovaném na Zemi.
Video: THE BRIGHTEST EXPLOSION EVER SEEN | The BOAT Gamma-Ray Burst Explained (4K)
Literatura
Zemi osmahl rekordně silný gama záblesk s energií 18 TeV
Autor: Stanislav Mihulka (16.10.2022)
Loňský rekordní 18 TeV gama záblesk byl tak silný, že nabořil zemskou ionosféru
Autor: Stanislav Mihulka (15.11.2023)
Případ B.O.A.T. Nejjasnější gama záblesk odpálilo zhroucení masivní hvězdy
Autor: Stanislav Mihulka (15.04.2024)
Diskuze:
Ono by to chcelo
Alex Alex,2026-09-11 14:45:53
zobraziť závislosť strednej voľnej dráhy fotónu vo vesmíre od jeho energie. Napr. svetlo vidíme až-až skadesi tam ďaleko ...
Dotaz
Petr Slachta,2026-09-10 22:46:17
Co to vůbec u fotonu znamená, se má nějakou energii? Já si to pořád nedokážu představit. Díky za odpovědi.
Re: Dotaz
D@1imi1 Hrušk@,2026-09-11 01:36:01
Stručně: Energie fotonu je tím větší, čím je jeho vlnová délka kratší.
Jestli si to chcete představit názorně, tak asi takto: Jedete autem konstantní rychlostí (analogie s konstantní rychlostí světla). Na silnici jsou různě dlouhé vlny. Celková výška každé vlny je ale stejná (důležitá podmínka, aby příklad fungoval). Čím kratší vlna, tím ji v autě ucítíte silněji. Nejsilněji ucítíte extrémně krátké vlny (třeba příčný práh), vln dlouhých desítky metrů si naopak nejspíš vůbec nevšimnete.
Délka vlny jak na silnici tak u fotonu přímo ovlivňuje ryhlost změny. Rychlejší změna = energetičtější interakce. U fotonu jde o změnu elektromagnetického pole, u vlny na silnici jde o změnu pohybu vašeho vozidla směrem vzhůru/dolů.
"neviditelný" foton
Pavel Psenak,2026-09-10 00:41:25
Spíše by mělo plati, že extrémně energetický foton je pro vesmír či okolní prostředí "neviditelný", než že vesmír je pro takový foton "průhlednější".
Třeba interagoval.
Vratislav Zapletal,2026-09-09 16:12:01
Jen ta počáteční energie byla výrazně vyšší než nakonec dorazila.
Einsteina to nemusi popierat
Miroslav Novak,2026-09-09 13:51:17
Einsteina to nemusi popierat, ak sa na jav pozrieme ako na zhodu moznych nahod. Ten celkovy kopcek je to, co vidime po vytrisku, kedze ten vytrisk po erupcii nesmeroval priamo na zemegulu, ale len nasu zemegulu lizol. Ak ale ten hlavny vytrisk prechadzal cez nejaky čočkovací gravitačny objekt, z našho pohladu leziacu mimo trasu erupcia-zemegula, po čočkovani čast energie bola presmerovana tymto čočkovacim objektom (čierna diera, supermasivna galaxia, ...) na zemegulu. Hlavny vytrisk nesiel teda po priamke, ale cez trojuholnik vytrisk-čočka-zemegula, potom tym dokazeme vysvetlit časovu prodlevu. Otazka je, či tym dokazeme vysvetlit tu kumulaciu energie čočkovaním na 300TeV. Samozrejme, čočkovanim mohlo dost k akumulacii energie aj na 500 TeV a než foton dorazil na zemegulu, energia sa mohla zredukovat na tych konecnych 300 TeV.
Re: Einsteina to nemusi popierat
F M,2026-09-09 17:17:51
Při čočkovaní se nemění frevence, tedy ne výrazně, většinou vůbec, každopádně by toho tím kanálem letělo víc, celé spektrum. Pokud by proběhla takováto selekce, bylo by to právě proti té "rovnoprávnosti" prostoročasu.
Ta dráha kterou jsou ty fotony schopny uletět je limitována inverzně k té energii, čím vyšší energie tím větší šance na vznik páru elektron-pozitron. Zde při této energii je dohled kolem megaparseku, tedy ta část s tím, že vůbec doletěl se nedá takto obejít vůbec.
Jiná věc je, že se zachytily i mnohem energetičtější fotony, ovšem z naší galaxie, proto to cca 1% na jiný zdroj a tak "nízká" výsledná sigma.
Megaparsek jsou cca sousední galaxie, delší dráhu by ten foton urazit neměl, ani od nějakého teoretického "zesilovače".
Kde vázne
F M,2026-09-09 11:37:01
To že dorazil není problém relativity, ale kvantové fyziky, měl totiž reagovat s fotony pozadí (má dost energie na tvorbu elektron pozitron). To by mělo omezovat ty vysokoenergetické fotony jako hustá mlha a nemělo by je být vidět daleko od zdroje.
"Problém pro relativitu" může být to, že byl zachycen hodinu po hlavní události (špičce). Celkově by to mohl být test, ta hranice kde nám to mezi nimi nesedí, jenže.
Další věc je, že to není úplně jisté, jsou jisté malé, ale reálné pravděpodobnosti, že to bylo něco jiného, nebo to přišlo od jinud (cca procento). Prý cca 2,6 sigma pro ten foton, dost na to, aby to stálo za pozornost, ale málo na nějaké "jisté" závěry
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
