Den legendariske fysikern Albert Einstein var en tänkare som var före sin tid. Född den 14 mars 1879 kom Einstein in i en värld där dvärgplaneten Pluto ännu inte hade upptäckts och idén om rymdfärd var en avlägsen dröm. Trots sin tids tekniska begränsningar publicerade Einstein sin berömda Den allmänna relativitetsteorin år 1915, som gjorde förutsägelser om universums natur som skulle bekräftas om och om igen i mer än 100 år.
Här är 10 färska observationer som visade att Einstein hade rätt om kosmos natur för hundra år sedan - och en som bevisade att han hade fel.
Den första bilden av ett svart hål
Einsteins allmänna relativitetsteori beskriver gravitationen som en konsekvens av förvrängningen av rum-tiden, i huvudsak ju mer massivt ett objekt är, desto mer förvränger det rum-tiden och tvingar mindre objekt att falla på det. Teorin förutspår också förekomsten av svarta hål – massiva föremål som förvränger rumtiden så mycket att inte ens ljus kan undkomma dem.
När forskare som använde Event Horizon Telescope (EHT) fick ett första i historien bild av ett svart hål, de bevisade att Einstein hade rätt när det gällde några mycket specifika saker, nämligen att varje svart hål har en punkt utan återvändo som kallas händelsehorisont, som ska vara ungefär rund och av en förutsägbar storlek baserat på det svarta hålets massa. En revolutionerande bild av ett svart hål erhållen av EHT visade att denna förutsägelse var helt korrekt.
"Ekon" av ett svart hål
Astronomer visade återigen Einsteins teori om svarta hål korrekt när de upptäckte ett konstigt mönster av röntgenstrålning nära ett svart hål 800 miljoner ljusår från jorden.
Förutom de förväntade röntgenstrålarna som blossar fram från det svarta hålets framsida, upptäckte teamet också förutspådda "ljusande ekon" av röntgenljus som sänds ut bakom det svarta hålet, men fortfarande är synligt från jorden eftersom det svarta hålet förvränger rymden- tiden runt sig själv.
Gravitationsvågor
Einsteins relativitetsteori beskriver också enorma krusningar i rymdtidens väv som kallas gravitationsvågor. Dessa vågor orsakas av sammanslagning av de mest massiva objekten i universum, som svarta hål och neutronstjärnor.
Med hjälp av en speciell detektor som kallas Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO), bekräftade fysiker förekomsten av gravitationsvågor 2015 och fortsatte med att upptäcka dussintals andra exempel på gravitationsvågor under åren som följde, vilket bevisade att Einstein hade rätt igen.
De skakiga partnerna i ett svart hål
Studiet av gravitationsvågor kan avslöja hemligheterna bakom de massiva, avlägsna föremål som avger dem.
Genom att studera gravitationsvågorna som sänds ut av ett par binära svarta hål som sakta kolliderar 2022, bekräftade fysiker att de massiva objekten svängde – eller precesserade – i sina banor när de närmade sig varandra, precis som Einstein hade förutspått.
"Dansande" stjärna på en spirograf
Forskare har återigen sett Einsteins teori om precession i aktion genom att studera en stjärna som kretsar runt ett supermassivt svart hål i 27 år.
Efter att ha genomfört två hela banor runt det svarta hålet började stjärnan "dansa" framåt i form av en rosett, snarare än att röra sig i en fast elliptisk bana. Denna rörelse bekräftade Einsteins förutsägelse att ett extremt litet föremål skulle kretsa kring ett jämförelsevis jättelikt.
Neutronstjärna "drar ramen"
Inte bara svarta hål förvränger rumtiden runt dem, det supertäta skalet av döda stjärnor kan också göra det. 2020 studerade fysiker hur en neutronstjärna hade kretsat runt en vit dvärg (två typer av kollapsade, döda stjärnor) under de senaste 20 åren och upptäckte en långsiktig drift i hur de två objekten kretsade runt varandra.
Enligt forskarna orsakades denna drift troligen av en effekt som kallas genom att dra ramen, i huvudsak sträckte den vita dvärgen ut rymdtiden tillräckligt för att något ändra neutronstjärnans bana över tiden. Detta bekräftar återigen förutsägelserna i Einsteins relativitetsteori.
Gravity förstoringsglas
Enligt Einstein, om ett objekt är tillräckligt massivt, bör det förvränga rum-tiden på ett sådant sätt att fjärrljus som sänds ut bakom objektet kommer att verka förstorat (sett från jorden).
Denna effekt kallas gravitationslinser och används ofta för att förstora objekt i det djupa universum. James Webb rymdteleskopets första djupfältsbild är känd för att ha använt gravitationslinseffekten av en galaxhop 4,6 miljarder ljusår bort för att kraftigt förstora ljuset från galaxer mer än 13 miljarder ljusår bort.
Einstein ring JO418.
En form av gravitationslinser är så ljus att fysiker inte kunde låta bli att döpa den efter Einstein. När ljus från ett avlägset föremål förstoras till en perfekt gloria runt ett massivt föremål i förgrunden, kallar forskare det för en "Einstein-ring".
Dessa fantastiska föremål finns i hela rymden och har fotograferats av både astronomer och amatörforskare.
Ett skiftande universum
När ljus färdas genom universum förskjuts dess våglängd och sträcks ut på flera olika sätt som kallas rödförskjutning. Den mest kända typen av rödförskjutning är relaterad till universums expansion (Einstein föreslog ett tal som kallas den kosmologiska konstanten för att förklara denna uppenbara expansion i sina andra ekvationer).
Men Einstein förutspådde också en typ av "gravitationell rödförskjutning" som inträffar när ljus förlorar energi på vägen från en fördjupning i rymdtiden skapad av massiva objekt som galaxer. 2011 visade en studie av ljus från hundratusentals avlägsna galaxer att gravitationsrödförskjutning existerar, precis som Einstein förutspådde.
Atomer i rörelse
Einsteins teorier verkar stämma även i kvantvärlden. Relativitetsteorin antar att ljusets hastighet i vakuum är konstant, vilket betyder att rymden ska se likadan ut från alla håll. År 2015 bevisade forskare att denna effekt är giltig även på de minsta skalorna, när de mätte energin hos två elektroner som rörde sig i olika riktningar runt en atoms kärna.
Energiskillnaden mellan elektronerna förblev konstant oavsett vilken riktning de rörde sig, vilket bekräftar denna del av Einsteins teori.
Och till sist... Hur är det med "hemska handlingar på avstånd"?
I ett fenomen som kallas kvantintrassling, kan intrasslade partiklar till synes kommunicera med varandra över stora avstånd snabbare än ljusets hastighet, och "välja" ett tillstånd att bebo först efter att ha mätts. Einstein hatade detta fenomen och kallade det den "hemska effekten på avstånd", och insisterade på att ingen effekt kan färdas snabbare än ljus, och att föremål har ett tillstånd oavsett om vi mäter dem eller inte.
Men i ett storskaligt, globalt experiment där miljontals intrasslade partiklar över hela världen mättes, fann forskarna att partiklarna verkar välja ett tillstånd först i det ögonblick de mäts, och inte tidigare.
"Vi har visat att Einsteins världsbild ... där saker har egenskaper oavsett om du observerar dem eller inte, och ingen effekt färdas snabbare än ljuset, inte kan vara sann - åtminstone en av dessa saker måste vara falsk", sa medförfattaren. . forskning av Morgan Mitchell, professor i kvantoptik vid Institute of Photonic Sciences i Spanien, i en intervju med tidningen Live Science 2018.
Också intressant:
