Legendinis fizikas Albertas Einšteinas buvo mąstytojas, pralenkęs savo laiką. 14 m. kovo 1879 d. gimęs Einšteinas atėjo į pasaulį, kuriame dar nebuvo atrasta nykštukinė planeta Plutonas, o skrydžio į kosmosą idėja buvo tolima svajonė. Nepaisant techninių savo laiko apribojimų, Einšteinas paskelbė savo garsiąją Bendrosios reliatyvumo teorija 1915 m., kuriame buvo pateiktos prognozės apie visatos prigimtį, kurios vėl ir vėl pasitvirtins daugiau nei 100 metų.
Štai 10 naujausių pastebėjimų, kurie prieš šimtą metų įrodė, kad Einšteinas buvo teisus apie kosmoso prigimtį, ir vienas, kad jis klydo.
Pirmasis juodosios skylės vaizdas
Einšteino bendroji reliatyvumo teorija gravitaciją apibūdina kaip erdvėlaikio iškraipymo pasekmę, iš esmės kuo objektas masyvesnis, tuo labiau jis iškraipo erdvėlaikį ir verčia ant jo kristi mažesnius objektus. Teorija taip pat numato juodųjų skylių egzistavimą – masyvius objektus, kurie taip iškreipia erdvėlaikį, kad net šviesa negali iš jų pabėgti.
Kai mokslininkai, naudodami Event Horizon Telescope (EHT), gavo pirmąjį istorijoje juodosios skylės vaizdas, jie įrodė, kad Einšteinas buvo teisus dėl kai kurių labai konkrečių dalykų, būtent, kad kiekviena juodoji skylė turi negrįžimo tašką, vadinamą įvykių horizontas, kuris turėtų būti maždaug apvalus ir nuspėjamo dydžio, atsižvelgiant į juodosios skylės masę. EHT gautas revoliucinis juodosios skylės vaizdas parodė, kad ši prognozė buvo visiškai teisinga.
Juodosios skylės „aidai“.
Astronomai dar kartą įrodė, kad Einšteino juodųjų skylių teorija yra teisinga, kai netoli juodosios skylės, esančios 800 milijonų šviesmečių nuo Žemės, atrado keistą rentgeno spinduliuotės modelį.
Be tikėtinų rentgeno spindulių, sklindančių iš juodosios skylės priekio, komanda taip pat atrado nuspėjamus rentgeno spindulių, sklindančių iš už juodosios skylės, bet vis dar matomų iš Žemės, „šviesos aidus“, nes juodoji skylė deformuoja erdvę. laikas aplink save.
Gravitacinės bangos
Einšteino reliatyvumo teorija taip pat aprašo didžiulius banguotumus erdvėlaikio audinyje, vadinamoje gravitacinėmis bangomis. Šias bangas sukelia masyviausių visatos objektų, tokių kaip juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės, susiliejimas.
Naudodami specialų detektorių, vadinamą lazerine interferometrine gravitacinių bangų observatorija (LIGO), fizikai patvirtino gravitacinių bangų egzistavimą 2015 m., o per ateinančius metus atrado daugybę kitų gravitacinių bangų pavyzdžių, dar kartą įrodydami, kad Einšteinas teisus.
Drebantys juodosios skylės partneriai
Gravitacinių bangų tyrimas gali atskleisti jas skleidžiančių masyvių, tolimų objektų paslaptis.
Ištyrę gravitacines bangas, kurias skleidžia 2022 m. lėtai susidūrusių dvejetainių juodųjų skylių pora, fizikai patvirtino, kad masyvūs objektai svyravo (arba precesavo) savo orbitose artėdami vienas prie kito, kaip ir numatė Einšteinas.
„Šokanti“ žvaigždė ant spirografo
Mokslininkai dar kartą pamatė Einšteino precesijos teorijos veikimą, tyrinėdami žvaigždę, skriejančią aplink supermasyvią juodąją skylę 27 metus.
Atlikusi dvi pilnas orbitas aplink juodąją skylę, žvaigždė pradėjo „šokti“ į priekį rozetės pavidalu, o ne judėti fiksuota elipsės formos orbita. Šis judesys patvirtino Einšteino prognozę, kad itin mažas objektas turėtų suktis aplink palyginti milžinišką objektą.
Neutronų žvaigždė „tempia kadrą“
Ne tik juodosios skylės iškreipia jas supantį erdvėlaikį, bet ir itin tankus negyvų žvaigždžių apvalkalas. 2020 m. fizikai ištyrė, kaip neutroninė žvaigždė per pastaruosius 20 metų skriejo aplink baltąją nykštukę (dviejų tipų žlugusios, negyvos žvaigždės), ir atrado ilgalaikį šių dviejų objektų judėjimą.
Tyrėjų teigimu, šį dreifą greičiausiai sukėlė efektas, vadinamas vilkdami rėmelį, iš esmės, baltoji nykštukė pakankamai ištempė erdvėlaikį, kad laikui bėgant šiek tiek pakeistų neutroninės žvaigždės orbitą. Tai dar kartą patvirtina Einšteino reliatyvumo teorijos prognozes.
Gravitacijos didintuvas
Pasak Einšteino, jei objektas yra pakankamai masyvus, jis turėtų iškreipti erdvėlaikį taip, kad tolima šviesa, sklindanti iš už objekto, atrodytų padidinta (žiūrint iš Žemės).
Šis efektas vadinamas gravitacinis lęšis ir plačiai naudojamas giluminėje visatoje esantiems objektams didinti. Žinoma, kad James Webb kosminio teleskopo pirmasis giliojo lauko vaizdas panaudojo 4,6 milijardo šviesmečių atstumu esančio galaktikų spiečiaus gravitacinį lęšio efektą, kad gerokai padidintų daugiau nei 13 milijardų šviesmečių nutolusių galaktikų šviesą.
Einšteino žiedas JO418.
Viena iš gravitacinių lęšių formų yra tokia ryški, kad fizikai negalėjo nepavadinti jos Einšteino vardu. Kai šviesa, sklindanti iš tolimo objekto, sustiprėja į tobulą aureolę aplink masyvų objektą pirmame plane, mokslininkai tai vadina „Einšteino žiedu“.
Šie nuostabūs objektai egzistuoja visoje erdvėje ir buvo nufotografuoti astronomų ir mokslininkų mėgėjų.
Besikeičianti visata
Kai šviesa keliauja per visatą, jos bangos ilgis pasislenka ir ištempiamas keliais skirtingais būdais, žinomais kaip raudonasis poslinkis. Garsiausias raudonojo poslinkio tipas yra susijęs su visatos plėtimu (Einšteinas pasiūlė skaičių, vadinamą kosmologine konstanta, kad paaiškintų šį akivaizdų plėtimąsi kitose jo lygtyse).
Tačiau Einšteinas taip pat numatė „gravitacinį raudonąjį poslinkį“, kuris atsiranda, kai šviesa praranda energiją pakeliui iš erdvėlaikio depresijos, kurią sukuria didžiuliai objektai, tokie kaip galaktikos. 2011 m. atliktas šimtų tūkstančių tolimų galaktikų šviesos tyrimas įrodė, kad gravitacinis raudonasis poslinkis egzistuoja, kaip ir numatė Einšteinas.
Atomai judantys
Atrodo, kad Einšteino teorijos galioja ir kvantinėje srityje. Reliatyvumo teorija daro prielaidą, kad šviesos greitis vakuume yra pastovus, o tai reiškia, kad erdvė turėtų atrodyti vienodai iš visų pusių. 2015 metais mokslininkai įrodė, kad šis efektas galioja net ir mažiausiomis mastelėmis, kai išmatavo dviejų elektronų, judančių aplink atomo branduolį skirtingomis kryptimis, energiją.
Energijos skirtumas tarp elektronų išliko pastovus, nepaisant to, kuria kryptimi jie judėjo, patvirtindamas šią Einšteino teorijos dalį.
Ir galiausiai... O kaip su „siaubingais veiksmais per atstumą“?
Reiškinyje, vadinamame kvantiniu susipynimu, įsipainiojusios dalelės, atrodo, gali bendrauti viena su kita dideliais atstumais greičiau nei šviesos greitis ir „pasirinkti“ būseną, kurioje apsigyvens tik išmatavus. Einšteinas nekentė šio reiškinio, vadindamas jį „baisiu efektu per atstumą“ ir tvirtino, kad joks poveikis negali sklisti greičiau už šviesą ir kad objektai turi būseną, nesvarbu, ar mes juos matuojame, ar ne.
Tačiau didelio masto pasaulinio eksperimento metu, kurio metu buvo išmatuota milijonai įsipainiojusių dalelių visame pasaulyje, mokslininkai nustatė, kad dalelės pasirenka būseną tik tuo metu, kai yra matuojamos, o ne anksčiau.
„Mes parodėme, kad Einšteino pasaulėžiūra..., kurioje daiktai turi savybių, nesvarbu, ar tu juos stebite, ar ne, ir joks poveikis nekeliauja greičiau už šviesą, negali būti teisinga – bent vienas iš šių dalykų turi būti klaidingas“, – sakė bendraautorius. Ispanijos Fotonikos mokslų instituto kvantinės optikos profesoriaus Morgano Mitchello tyrimas interviu žurnalui „Live Science“ 2018 m.
Taip pat įdomu:
