Legendarni fizičar Albert Einstein bio je mislilac koji je bio ispred svog vremena. Rođen 14. ožujka 1879., Einstein je došao u svijet u kojem patuljasti planet Pluton još nije bio otkriven, a ideja o svemirskom letu bila je daleki san. Unatoč tehničkim ograničenjima svog vremena, Einstein je objavio svoju poznatu Teorija opće relativnosti 1915., koji je iznio predviđanja o prirodi svemira koja će se uvijek iznova potvrđivati više od 100 godina.
Evo 10 nedavnih zapažanja koja su dokazala da je Einstein bio u pravu o prirodi kozmosa prije stotinu godina – i jedno koje je pokazalo da nije bio u pravu.
Prva slika crne rupe
Einsteinova Opća teorija relativnosti opisuje gravitaciju kao posljedicu iskrivljenja prostor-vremena, u biti što je neki objekt masivniji, to više iskrivljuje prostor-vrijeme i tjera manje objekte da padnu na njega. Teorija također predviđa postojanje crnih rupa – masivnih objekata koji toliko iskrivljuju prostor-vrijeme da im ni svjetlost ne može pobjeći.
Kada su istraživači pomoću teleskopa Event Horizon (EHT) dobili prvi u povijesti slika crne rupe, dokazali su da je Einstein bio u pravu za neke vrlo specifične stvari, naime da svaka crna rupa ima točku bez povratka tzv. horizont događaja, koja bi trebala biti približno okrugla i predvidljive veličine na temelju mase crne rupe. Revolucionarna slika crne rupe koju je dobio EHT pokazala je da je ovo predviđanje apsolutno točno.
"Odjeci" crne rupe
Astronomi su još jednom dokazali da je Einsteinova teorija crnih rupa točna kada su otkrili čudan uzorak rendgenskog zračenja u blizini crne rupe udaljene 800 milijuna svjetlosnih godina od Zemlje.
Osim očekivanih rendgenskih zraka koje blješte s prednje strane crne rupe, tim je također otkrio predviđene "svjetleće odjeke" rendgenske svjetlosti emitirane iza crne rupe, ali još uvijek vidljive sa Zemlje jer crna rupa iskrivljuje prostor- vrijeme oko sebe.
Gravitacijski valovi
Einsteinova teorija relativnosti također opisuje ogromne valove u tkivu prostor-vremena koji se nazivaju gravitacijski valovi. Ti su valovi uzrokovani spajanjem najmasivnijih objekata u svemiru, poput crnih rupa i neutronskih zvijezda.
Koristeći poseban detektor nazvan Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO), fizičari su 2015. potvrdili postojanje gravitacijskih valova i nastavili otkrivati desetke drugih primjera gravitacijskih valova u godinama koje su uslijedile, dokazujući još jednom da je Einstein bio u pravu.
Drhtavi partneri crne rupe
Proučavanje gravitacijskih valova može otkriti tajne masivnih, udaljenih objekata koji ih emitiraju.
Proučavajući gravitacijske valove koje emitira par binarnih crnih rupa koje se polako sudaraju 2022. godine, fizičari su potvrdili da su masivni objekti oscilirali – ili precesirali – u svojim orbitama dok su se približavali jedni drugima, baš kao što je Einstein predvidio.
"Plesna" zvijezda na spirografu
Znanstvenici su još jednom vidjeli Einsteinovu teoriju precesije na djelu proučavajući zvijezdu koja kruži oko supermasivne crne rupe 27 godina.
Nakon što je napravila dvije pune orbite oko crne rupe, zvijezda je počela "plesati" naprijed u obliku rozete, umjesto da se kreće po fiksnoj eliptičnoj orbiti. Ovo kretanje potvrdilo je Einsteinovo predviđanje da bi se iznimno malen objekt trebao okretati oko razmjerno divovskog.
Neutronska zvijezda "vuče okvir"
Ne samo da crne rupe iskrivljuju prostor-vrijeme oko sebe, to može učiniti i super-gusta ljuska mrtvih zvijezda. Godine 2020. fizičari su proučavali kako je neutronska zvijezda kružila oko bijelog patuljka (dvije vrste urušenih, mrtvih zvijezda) tijekom prethodnih 20 godina i otkrili dugotrajno pomicanje u načinu na koji dva objekta kruže jedan oko drugog.
Prema istraživačima, ovo je pomicanje vjerojatno uzrokovano učinkom tzv povlačenjem okvira, u biti, bijeli patuljak rastegnuo je prostor-vrijeme dovoljno da lagano promijeni orbitu neutronske zvijezde tijekom vremena. Ovo još jednom potvrđuje predviđanja Einsteinove teorije relativnosti.
Gravitacijsko povećalo
Prema Einsteinu, ako je objekt dovoljno masivan, trebao bi iskriviti prostor-vrijeme na takav način da će udaljena svjetlost emitirana iza objekta izgledati uvećana (kao što se vidi sa Zemlje).
Ovaj efekt se zove gravitacijska leća i široko se koristi za povećanje objekata u dubokom svemiru. Poznato je da je prva slika dubokog polja koju je napravio svemirski teleskop James Webb koristila efekt gravitacijske leće galaktičkog skupa udaljenog 4,6 milijardi svjetlosnih godina kako bi znatno povećala svjetlost iz galaksija udaljenih više od 13 milijardi svjetlosnih godina.
Einsteinov prsten JO418.
Jedan oblik gravitacijske leće toliko je svijetao da fizičari nisu mogli a da ga ne nazovu po Einsteinu. Kada se svjetlost s udaljenog objekta poveća u savršenu aureolu oko masivnog objekta u prvom planu, znanstvenici to nazivaju "Einsteinovim prstenom".
Ovi nevjerojatni objekti postoje diljem svemira, a fotografirali su ih i astronomi i znanstvenici amateri.
Svemir koji se mijenja
Kako svjetlost putuje kroz svemir, njena se valna duljina pomiče i rasteže na nekoliko različitih načina poznatih kao crveni pomak. Najpoznatiji tip crvenog pomaka povezan je sa širenjem svemira (Einstein je predložio broj koji se naziva kozmološka konstanta kako bi objasnio ovo prividno širenje u svojim drugim jednadžbama).
Međutim, Einstein je također predvidio vrstu "gravitacijskog crvenog pomaka" koji se događa kada svjetlost gubi energiju na putu od depresije u prostorvremenu koju stvaraju masivni objekti kao što su galaksije. Godine 2011. studija svjetlosti stotina tisuća udaljenih galaksija dokazala je da gravitacijski crveni pomak postoji, baš kao što je Einstein predvidio.
Atomi u pokretu
Čini se da Einsteinove teorije vrijede iu kvantnom području. Teorija relativnosti pretpostavlja da je brzina svjetlosti u vakuumu konstantna, što znači da bi prostor sa svih strana trebao izgledati jednako. Istraživači su 2015. dokazali da je ovaj učinak valjan čak i na najmanjim razmjerima, kada su izmjerili energiju dvaju elektrona koji se kreću u različitim smjerovima oko jezgre atoma.
Energijska razlika između elektrona ostala je konstantna bez obzira u kojem su se smjeru kretali, potvrđujući ovaj dio Einsteinove teorije.
I za kraj... Što je s "strašnim akcijama na daljinu"?
U fenomenu zvanom kvantna isprepletenost, zapletene čestice mogu naizgled komunicirati jedna s drugom na ogromnim udaljenostima brže od brzine svjetlosti i "odabrati" stanje u kojem će se nastaniti tek nakon mjerenja. Einstein je mrzio ovaj fenomen, nazivajući ga "užasnim efektom na daljinu", i inzistirao je na tome da nijedan efekt ne može putovati brže od svjetlosti i da objekti imaju stanje bez obzira mjerimo li ih mi ili ne.
Ali u velikom, globalnom eksperimentu u kojem su izmjereni milijuni isprepletenih čestica diljem svijeta, istraživači su otkrili da se čini da čestice biraju stanje samo u trenutku kada se mjere, a ne prije.
"Pokazali smo da Einsteinov svjetonazor... u kojem stvari imaju svojstva bez obzira promatrate li ih ili ne, i da nikakav učinak ne putuje brže od svjetlosti, ne može biti istinit - barem jedna od ovih stvari mora biti lažna", rekao je koautor Istraživanje Morgana Mitchella, profesora kvantne optike na Institutu za fotoničke znanosti u Španjolskoj, u intervjuu za časopis Live Science 2018.
Također zanimljivo:
