伝説の物理学者アルバート・アインシュタインは、時代を先取りした思想家でした。 14 年 1879 月 日に生まれたアインシュタインは、準惑星冥王星がまだ発見されておらず、宇宙飛行のアイデアが遠い夢だった世界にやって来ました。 彼の時間の技術的な制限にもかかわらず、アインシュタインは彼の有名な 一般相対性理論 1915 年に、100 年以上にわたって何度も確認される宇宙の性質についての予測を行いました。
ここでは、10 年前に宇宙の性質についてアインシュタインが正しかったことを証明した最近の の観測と、彼が間違っていることを証明した つの観測を紹介します。
ブラックホールの最初の画像
アインシュタインの一般相対性理論では、重力は時空のゆがみの結果であると説明されています。本質的に、物体が大きくなるほど、時空がゆがみ、小さな物体がその上に落下するようになります。 この理論は、ブラック ホールの存在も予測しています。ブラック ホールとは、時空を大きく歪め、光でさえ逃れられない巨大な物体です。
イベント ホライズン テレスコープ (EHT) を使用する研究者が歴史上初めて取得したとき ブラックホールのイメージ、彼らは、アインシュタインがいくつかの非常に具体的なことについて正しいことを証明しました。つまり、すべてのブラックホールには、 事象の地平線これはほぼ円形で、ブラック ホールの質量に基づいて予測可能なサイズである必要があります。 EHT によって得られたブラック ホールの画期的な画像は、この予測が完全に正しいことを示しました。
ブラックホールの「エコー」
天文学者は、地球から 800 億光年離れたブラック ホールの近くで X 線放射の奇妙なパターンを発見したとき、アインシュタインのブラック ホール理論が正しいことを再び証明しました。
ブラック ホールの前面から放射されると予想される X 線に加えて、チームは、ブラック ホールの背後から放射される X 線光の予測される「ルミナス エコー」も発見しましたが、ブラック ホールが空間をゆがめているため、地球からはまだ見えます。時間そのもの。
重力波
アインシュタインの相対性理論は、重力波と呼ばれる時空構造の巨大な波紋についても説明しています。 これらの波は、ブラック ホールや中性子星など、宇宙で最も重い天体の合体によって引き起こされます。
レーザー干渉重力波天文台 (LIGO) と呼ばれる特別な検出器を使用して、物理学者は 2015 年に重力波の存在を確認し、その後数年間で重力波の他の例を数十個発見し、アインシュタインの正しさを再び証明しました。
ブラックホールの不安定なパートナー
重力波の研究は、それらを放出する巨大で遠くの物体の秘密を明らかにすることができます.
物理学者は、2022 年にゆっくりと衝突する連星ブラック ホールのペアによって放出される重力波を研究することによって、アインシュタインが予測したように、巨大な天体が互いに近づくにつれて軌道上で振動 (または歳差運動) したことを確認しました。
スピログラフの「踊る」星
科学者たちは、超大質量ブラック ホールを周回する星を 27 年間研究することで、アインシュタインの歳差運動の理論が実際に機能していることを再び確認しました。
ブラック ホールの周りを 回完全に周回した後、星は固定された楕円軌道ではなく、ロゼットの形で前方に「踊り」始めました。 この動きは、非常に小さな物体が比較的巨大な物体の周りを回転するはずであるというアインシュタインの予測を裏付けました。
中性子星「枠を引きずる」
ブラック ホールが周囲の時空を歪めるだけでなく、死んだ星の超高密度のシェルも歪む可能性があります。 2020 年、物理学者は過去 20 年間に中性子星が白色矮星 ( 種類の崩壊した死んだ星) の周りをどのように周回したかを研究し、 つの天体が互いに周回する方法に長期的なずれがあることを発見しました。
研究者によると、このドリフトはおそらくと呼ばれる効果によって引き起こされました。 フレームをドラッグして、本質的に、白色矮星は時空を十分に引き伸ばし、中性子星の軌道を時間の経過とともにわずかに変更しました。 これは、アインシュタインの相対性理論の予測を再度確認します。
重力拡大鏡
アインシュタインによれば、物体が十分に大きい場合、物体の背後から放射された遠方の光が (地球から見たように) 拡大して見えるように、時空を歪める必要があります。
この効果は 重力レンズ効果 深宇宙の物体を拡大するために広く使用されています。 ジェームズ ウェッブ宇宙望遠鏡の最初の深視野画像は、4,6 億光年離れた銀河団の重力レンズ効果を利用して、13 億光年以上離れた銀河からの光を大幅に拡大したことが知られています。
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重力レンズ効果の つの形式は非常に明るいため、物理学者はアインシュタインにちなんで名付けざるを得ませんでした。 遠くの物体からの光が前景にある巨大な物体の周りに完全なハローに拡大されるとき、科学者はそれを「アインシュタインリング」と呼んでいます。
これらの驚くべき天体は宇宙全体に存在し、天文学者やアマチュア科学者によって同様に撮影されています。
移りゆく宇宙
光が宇宙を移動するとき、その波長は、次のように知られているいくつかの異なる方法でシフトおよびストレッチされます。 赤方偏移. 赤方偏移の最も有名なタイプは、宇宙の膨張に関連しています (アインシュタインは、宇宙定数と呼ばれる数値を提案し、他の方程式でこの明らかな膨張を説明しました)。
しかし、アインシュタインはまた、銀河などの巨大な物体によって作成された時空のくぼみから光がエネルギーを失うときに発生する「重力赤方偏移」の一種を予測しました。 2011 年、アインシュタインが予測したように、何十万もの遠方の銀河からの光の研究により、重力赤方偏移が存在することが証明されました。
動いている原子
アインシュタインの理論は、量子の領域でも当てはまるようです。 相対性理論では、真空中の光の速度は一定であると仮定しています。つまり、空間はどこから見ても同じに見えるはずです。 2015 年、研究者は、原子核の周りを異なる方向に移動する つの電子のエネルギーを測定したときに、この効果が最小スケールでも有効であることを証明しました。
電子間のエネルギー差は、電子が移動する方向に関係なく一定のままであり、アインシュタインの理論のこの部分を確認しました.
そして最後に… 「遠距離での凄惨な行動」は？
量子もつれと呼ばれる現象では、絡み合った粒子は、光の速度よりも速く、広大な距離で相互に通信し、測定された後にのみ存在する状態を「選択」できます。 アインシュタインはこの現象を「遠く離れた恐ろしい効果」と呼んで嫌い、効果は光よりも速く移動することはできず、物体は測定するかどうかに関係なく状態を持つと主張しました.
しかし、世界中の何百万もの絡み合った粒子が測定された大規模な地球規模の実験で、研究者は、粒子が測定前ではなく、測定された瞬間にのみ状態を選択するように見えることを発見しました。
「我々はアインシュタインの世界観を示した.観察するかどうかに関係なく物事には特性があり、光よりも速く移動する効果はないというアインシュタインの世界観は真実ではあり得ない. . 2018 年に Live Science 誌とのインタビューで、スペインの光科学研究所の量子光学教授である Morgan Mitchell による研究。
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