Фотон от самого мощного космического взрыва со времён Большого взрыва достиг Земли, хотя согласно современным физическим представлениям не должен был преодолеть расстояние более двух миллиардов световых лет. Учёные предположили, что это могло произойти из-за нарушения принципов специальной теории относительности Эйнштейна. Исследование опубликовано на сайте Space.com.
Всплеск получил неофициальное название BOAT — «самый яркий за всё время» — и официальное обозначение GRB 221009A. Его впервые зафиксировали 9 октября 2022 года. Среди множества фотонов, достигших Земли, оказался самый высокоэнергичный фотон, когда-либо обнаруженный от гамма-всплеска.
Частицу зарегистрировал детектор космических лучей сверхвысоких энергий Carpet, установленный в Баксанской обсерватории на российском Кавказе. Проблема заключается в том, что пространство заполнено реликтовым излучением — фотонами, оставшимися после Большого взрыва. При движении на столь большое расстояние высокоэнергичный фотон должен был столкнуться с ними и преобразоваться.
Группа под руководством Джорджо Галanti из Итальянского национального института астрофизики рассмотрела гипотезу о существовании аксионоподобных частиц. Согласно этому сценарию, фотон мог превратиться в такую частицу во время пути, а затем вновь стать фотоном при приближении к Млечному Пути. Однако одного этого механизма оказалось недостаточно для объяснения наблюдения.
Исследователи объединили гипотезу об аксионоподобных частицах с возможным нарушением лоренц-инвариантности — принципа, согласно которому физические законы должны оставаться одинаковыми для наблюдателей, движущихся с разными скоростями. При достаточно высокой энергии такое нарушение могло изменить распространение фотонов и позволить им избежать взаимодействия с реликтовым излучением.
Предложенная модель также объясняет задержку регистрации частицы: высокоэнергичный фотон должен был прибыть примерно через час после фотонов с меньшей энергией, что и произошло. По словам исследователей, дальнейшие наблюдения помогут проверить этот сценарий, а Вселенная может стать естественной лабораторией для изучения квантовой гравитации при энергиях, недостижимых для земных ускорителей. Работа размещена в репозитории arXiv и принята к публикации в журнале Physical Review Letters.