Legendárny fyzik Albert Einstein bol mysliteľom, ktorý predbehol dobu. Einstein sa narodil 14. marca 1879 a prišiel do sveta, kde ešte nebola objavená trpasličia planéta Pluto a myšlienka vesmírneho letu bola len vzdialeným snom. Napriek technickým obmedzeniam svojej doby Einstein vydal svoje slávne Teória všeobecnej relativity v roku 1915, ktorý urobil predpovede o povahe vesmíru, ktoré sa budú znova a znova potvrdzovať na viac ako 100 rokov.
Tu je 10 nedávnych pozorovaní, ktoré potvrdili Einsteinovi pravdu o povahe vesmíru pred sto rokmi – a jedno, ktoré dokázalo, že sa mýlil.
Prvý obrázok čiernej diery
Einsteinova Všeobecná teória relativity popisuje gravitáciu ako dôsledok skreslenia časopriestoru, v podstate čím hmotnejší je objekt, tým viac deformuje časopriestor a núti menšie objekty naň padať. Teória tiež predpovedá existenciu čiernych dier – masívnych objektov, ktoré deformujú časopriestor natoľko, že im nemôže uniknúť ani svetlo.
Keď výskumníci pomocou ďalekohľadu Event Horizon Telescope (EHT) získali prvýkrát v histórii obraz čiernej diery, dokázali, že Einstein mal pravdu v niektorých veľmi špecifických veciach, konkrétne v tom, že každá čierna diera má bod, odkiaľ niet návratu tzv. Horizont udalostí, ktorá by mala byť približne okrúhla a mala by mať predvídateľnú veľkosť na základe hmotnosti čiernej diery. Revolučný obraz čiernej diery získaný pomocou EHT ukázal, že táto predpoveď bola absolútne správna.
"Ozveny" čiernej diery
Astronómovia opäť dokázali, že Einsteinova teória čiernych dier je správna, keď objavili zvláštny obrazec röntgenového žiarenia v blízkosti čiernej diery vzdialenej 800 miliónov svetelných rokov od Zeme.
Okrem očakávaných röntgenových lúčov z prednej časti čiernej diery tím objavil aj predpovedané „svetelné ozveny“ röntgenového svetla vyžarovaného spoza čiernej diery, ktoré je však stále viditeľné zo Zeme, pretože čierna diera deformuje priestor. čas okolo seba.
Gravitačné vlny
Einsteinova teória relativity tiež opisuje obrovské vlnenie v štruktúre časopriestoru nazývané gravitačné vlny. Tieto vlny sú spôsobené zlúčením najhmotnejších objektov vo vesmíre, ako sú čierne diery a neutrónové hviezdy.
Fyzici pomocou špeciálneho detektora s názvom Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO) potvrdili existenciu gravitačných vĺn v roku 2015 a pokračovali v objavovaní desiatok ďalších príkladov gravitačných vĺn v nasledujúcich rokoch, čím Einsteinovi opäť dali za pravdu.
Roztrasení partneri čiernej diery
Štúdium gravitačných vĺn môže odhaliť tajomstvá masívnych vzdialených objektov, ktoré ich vyžarujú.
Štúdiom gravitačných vĺn vyžarovaných dvojicou binárnych čiernych dier, ktoré sa pomaly zrážajú v roku 2022, fyzici potvrdili, že masívne objekty oscilovali – alebo precesovali – na svojich obežných dráhach, keď sa k sebe približovali, presne tak, ako predpovedal Einstein.
"Tancujúca" hviezda na spirografe
Vedci opäť videli Einsteinovu teóriu precesie v praxi pri štúdiu hviezdy obiehajúcej okolo supermasívnej čiernej diery počas 27 rokov.
Po dokončení dvoch úplných obehov okolo čiernej diery začala hviezda „tancovať“ dopredu vo forme rozety, namiesto toho, aby sa pohybovala po pevnej eliptickej dráhe. Tento pohyb potvrdil Einsteinovu predpoveď, že extrémne malý objekt by sa mal otáčať okolo pomerne obrovského objektu.
Neutrónová hviezda „ťahá rám“
Nielen čierne diery deformujú časopriestor okolo nich, ale môže to urobiť aj superhustá škrupina mŕtvych hviezd. V roku 2020 fyzici študovali, ako neutrónová hviezda obiehala bieleho trpaslíka (dva typy zrútených mŕtvych hviezd) počas predchádzajúcich 20 rokov a objavili dlhodobý posun v tom, ako tieto dva objekty obiehajú okolo seba.
Tento drift bol podľa vedcov pravdepodobne spôsobený efektom tzv potiahnutím rámuBiely trpaslík sa v podstate natiahol časopriestor dostatočne na to, aby v priebehu času mierne zmenil obežnú dráhu neutrónovej hviezdy. To opäť potvrdzuje predpovede Einsteinovej teórie relativity.
Gravitačná lupa
Podľa Einsteina, ak je objekt dostatočne masívny, mal by deformovať časopriestor takým spôsobom, že vzdialené svetlo vyžarované spoza objektu sa bude javiť zväčšené (pri pohľade zo Zeme).
Tento efekt sa nazýva gravitačné šošovky a je široko používaný na zväčšovanie objektov v hlbokom vesmíre. Je známe, že prvá snímka z hlbokého poľa z vesmírneho teleskopu Jamesa Webba využila efekt gravitačnej šošovky kopy galaxií vzdialenej 4,6 miliardy svetelných rokov na veľké zväčšenie svetla z galaxií vzdialených viac ako 13 miliárd svetelných rokov.
Einsteinov prsteň JO418.
Jedna forma gravitačnej šošovky je taká jasná, že fyzici si nemohli pomôcť a nepomenovali ju po Einsteinovi. Keď sa svetlo zo vzdialeného objektu zväčší do dokonalého halo okolo masívneho objektu v popredí, vedci to nazývajú „Einsteinov prstenec“.
Tieto úžasné objekty existujú v celom vesmíre a boli fotografované astronómami aj amatérskymi vedcami.
Premenlivý vesmír
Ako svetlo putuje vesmírom, jeho vlnová dĺžka sa posúva a naťahuje niekoľkými rôznymi spôsobmi známymi ako červený posun. Najznámejší typ červeného posunu súvisí s expanziou vesmíru (Einstein navrhol číslo nazývané kozmologická konštanta, aby vysvetlil túto zjavnú expanziu vo svojich ďalších rovniciach).
Einstein však tiež predpovedal typ „gravitačného červeného posunu“, ku ktorému dochádza, keď svetlo stráca energiu na ceste z depresie v časopriestore vytvorenej masívnymi objektmi, ako sú galaxie. V roku 2011 štúdia svetla zo stoviek tisíc vzdialených galaxií dokázala, že gravitačný červený posun skutočne existuje, presne ako predpovedal Einstein.
Atómy v pohybe
Zdá sa, že Einsteinove teórie platia aj v kvantovej sfére. Teória relativity predpokladá, že rýchlosť svetla vo vákuu je konštantná, čo znamená, že priestor by mal vyzerať zo všetkých strán rovnako. V roku 2015 vedci dokázali, že tento efekt platí aj na tých najmenších mierkach, keď zmerali energiu dvoch elektrónov pohybujúcich sa v rôznych smeroch okolo jadra atómu.
Energetický rozdiel medzi elektrónmi zostal konštantný bez ohľadu na to, ktorým smerom sa pohybovali, čo potvrdzuje túto časť Einsteinovej teórie.
A na záver... A čo „strašné akcie na diaľku“?
Pri jave zvanom kvantové zapletenie môžu zapletené častice zdanlivo medzi sebou komunikovať na obrovské vzdialenosti rýchlejšie ako je rýchlosť svetla a „vybrať si“ štát, do ktorého budú obývať až po zmeraní. Einstein tento jav nenávidel a nazval ho „strašným efektom na diaľku“ a trval na tom, že žiadny efekt nemôže cestovať rýchlejšie ako svetlo a že objekty majú svoj stav bez ohľadu na to, či ich meriame alebo nie.
Ale v rozsiahlom globálnom experimente, v ktorom boli merané milióny zapletených častíc po celom svete, vedci zistili, že častice si zrejme vyberajú stav až v momente, keď sú merané, a nie skôr.
"Ukázali sme, že Einsteinov svetonázor... v ktorom veci majú vlastnosti bez ohľadu na to, či ich pozorujete alebo nie, a žiadny efekt necestuje rýchlejšie ako svetlo, nemôže byť pravdivý - aspoň jedna z týchto vecí musí byť nepravdivá," povedal spoluautor. výskum Morgana Mitchella, profesora kvantovej optiky na Inštitúte fotonických vied v Španielsku, v rozhovore pre časopis Live Science v roku 2018.
Tiež zaujímavé: