Legendaarinen fyysikko Albert Einstein oli aikaansa edellä oleva ajattelija. 14. maaliskuuta 1879 syntynyt Einstein tuli maailmaan, jossa kääpiöplaneetta Pluto ei ollut vielä löydetty ja ajatus avaruuslennosta oli kaukainen unelma. Aikansa teknisistä rajoituksista huolimatta Einstein julkaisi kuuluisan Yleinen suhteellisuusteoria vuonna 1915, joka teki ennusteita maailmankaikkeuden luonteesta, joka vahvistuisi yhä uudelleen yli 100 vuoden ajan.
Tässä on 10 viimeaikaista havaintoa, jotka osoittivat Einsteinin olevan oikeassa kosmoksen luonteesta sata vuotta sitten – ja yksi, joka osoitti hänen olevan väärässä.
Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria kuvailee painovoimaa aika-avaruuden vääristymisen seurauksena, eli mitä massiivisempi esine on, sitä enemmän se vääristää aika-avaruutta ja pakottaa pienempiä esineitä putoamaan sen päälle. Teoria ennustaa myös mustien aukkojen olemassaolon – massiivisia esineitä, jotka vääristävät aika-avaruutta niin paljon, ettei valokaan pääse pakoon niitä.
Tapahtumahorisonttiteleskooppia (EHT) käyttävät tutkijat saivat ensimmäisen historian kuva mustasta aukosta, he osoittivat, että Einstein oli oikeassa joissakin hyvin erityisissä asioissa, nimittäin että jokaisella mustalla aukolla on piste, josta ei ole paluuta. tapahtumahorisontti, jonka pitäisi olla suunnilleen pyöreä ja ennustettavan kokoinen mustan aukon massan perusteella. EHT:n saatu vallankumouksellinen kuva mustasta aukosta osoitti, että tämä ennuste oli täysin oikea.
Tähtitieteilijät osoittivat jälleen kerran Einsteinin mustien aukkojen teorian oikeaksi, kun he löysivät oudon röntgensäteilykuvion lähellä mustaa aukkoa 800 miljoonan valovuoden päässä Maasta.
Odotettujen mustan aukon etuosasta leijailevien röntgensäteiden lisäksi tiimi havaitsi myös ennustettuja "valokaikuja" röntgenvalosta, joka säteili mustan aukon takaa, mutta joka on silti näkyvissä Maasta, koska musta aukko vääntelee tilaa. aikaa itsensä ympärillä.
Einsteinin suhteellisuusteoria kuvaa myös valtavia aaltoilua aika-avaruuden kudoksessa, jota kutsutaan gravitaatioaaltoiksi. Nämä aallot aiheutuvat maailmankaikkeuden massiiviisimpien kohteiden, kuten mustien aukkojen ja neutronitähtien, sulautumisesta.
Fyysikot vahvistivat gravitaatioaaltojen olemassaolon vuonna 2015 käyttämällä erityistä ilmaisinta nimeltä Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ja löysivät kymmeniä muita esimerkkejä gravitaatioaalloista seuraavina vuosina, mikä osoitti Einsteinin olevan oikeassa.
Gravitaatioaaltojen tutkiminen voi paljastaa niitä lähettävien massiivisten, kaukaisten esineiden salaisuudet.
Tutkimalla vuonna 2022 hitaasti törmäävän binaarisen mustan aukon parin lähettämiä gravitaatioaaltoja fyysikot vahvistivat, että massiiviset esineet värähtelivät – eli precessoivat – kiertoradoillaan lähestyessään toisiaan, aivan kuten Einstein oli ennustanut.
Tiedemiehet ovat jälleen kerran nähneet Einsteinin precessioteorian toiminnassa tutkimalla supermassiivista mustaa aukkoa kiertävää tähteä 27 vuoden ajan.
Saatuaan kaksi täyttä kiertorataa mustan aukon ympärillä tähti alkoi "tanssia" eteenpäin ruusukkeen muodossa sen sijaan, että liikkuisi kiinteällä elliptisellä kiertoradalla. Tämä liike vahvisti Einsteinin ennusteen, jonka mukaan äärimmäisen pienen esineen pitäisi kiertää suhteellisen jättiläismäisen ympärillä.
Mustat aukot eivät ainoastaan vääristä ympärillään olevaa avaruutta, vaan myös kuolleiden tähtien supertiheä kuori voi tehdä niin. Vuonna 2020 fyysikot tutkivat, kuinka neutronitähti oli kiertänyt valkoista kääpiötä (kaksi tyyppiä romahtaneita, kuolleita tähtiä) viimeisten 20 vuoden aikana ja havaitsivat pitkän aikavälin ajelehtimisen kahden objektin kiertämisessä toisiaan.
Tutkijoiden mukaan tämä ajautuminen johtui todennäköisesti vaikutuksesta ns vetämällä kehystäValkoinen kääpiö venytti aika-avaruutta niin paljon, että se muuttaa hieman neutronitähden kiertorataa ajan myötä. Tämä vahvistaa jälleen Einsteinin suhteellisuusteorian ennusteet.
Einsteinin mukaan, jos esine on tarpeeksi massiivinen, sen pitäisi vääristää aika-avaruutta siten, että kohteen takaa lähtevä kaukainen valo näyttää suurennettuna (Maasta katsottuna).
Tätä vaikutusta kutsutaan gravitaatiolinssi ja sitä käytetään laajalti syvän universumin esineiden suurentamiseen. James Webb -avaruusteleskoopin ensimmäisen syväkentän kuvan tiedetään käyttäneen 4,6 miljardin valovuoden päässä olevan galaksijoukon painovoimalinssivaikutusta suurentaakseen huomattavasti yli 13 miljardin valovuoden päässä olevien galaksien valoa.
Yksi gravitaatiolinssien muoto on niin kirkas, että fyysikot eivät voineet olla nimeämättä sitä Einsteinin mukaan. Kun kaukaisesta kohteesta tuleva valo suurentuu täydelliseksi haloksi etualalla olevan massiivisen esineen ympärillä, tiedemiehet kutsuvat sitä "Einstein-renkaaksi".
Näitä hämmästyttäviä esineitä on kaikkialla avaruudessa, ja tähtitieteilijät ja amatööritutkijat ovat kuvanneet niitä.
Kun valo kulkee universumin läpi, sen aallonpituus siirtyy ja venyy useilla eri tavoilla, jotka tunnetaan ns. punasiirtymä. Tunnetuin punasiirtymän tyyppi liittyy maailmankaikkeuden laajenemiseen (Einstein ehdotti numeroa, jota kutsutaan kosmologiseksi vakioksi selittääkseen tämän ilmeisen laajenemisen muissa yhtälöissään).
Einstein ennusti kuitenkin myös eräänlaisen "gravitationaalisen punasiirtymän", joka tapahtuu, kun valo menettää energiaa matkalla avaruus-avaruuden painaumasta, jonka ovat luoneet massiiviset esineet, kuten galaksit. Vuonna 2011 tutkimus satojen tuhansien kaukaisten galaksien valosta osoitti, että gravitaatiopunasiirtymä on olemassa, aivan kuten Einstein ennusti.
Einsteinin teoriat näyttävät pitävän paikkansa myös kvanttimaailmassa. Suhteellisuusteoria olettaa, että valon nopeus tyhjiössä on vakio, mikä tarkoittaa, että avaruuden tulee näyttää samalta kaikilta puolilta. Vuonna 2015 tutkijat osoittivat tämän vaikutuksen pätevän pienimmässäkin mittakaavassa, kun he mittasivat kahden atomin ytimen ympärillä eri suuntiin liikkuvan elektronin energiaa.
Elektronien välinen energiaero pysyi vakiona riippumatta siitä, mihin suuntaan ne liikkuivat, mikä vahvistaa tämän osan Einsteinin teoriasta.
Kvanttikietoutumiseksi kutsutussa ilmiössä kietoutuvat hiukkaset voivat näennäisesti kommunikoida toistensa kanssa suurilla etäisyyksillä valon nopeutta nopeammin ja "valita" tilan asuttavaan vasta mittauksen jälkeen. Einstein vihasi tätä ilmiötä ja kutsui sitä "kauheaksi vaikutukseksi etäisyydellä" ja väitti, että mikään vaikutus ei voi kulkea valoa nopeammin ja että esineillä on tila riippumatta siitä, mitaamme niitä tai emme.
Mutta suuressa maailmanlaajuisessa kokeessa, jossa mitattiin miljoonia kietoutuneita hiukkasia ympäri maailmaa, tutkijat havaitsivat, että hiukkaset näyttävät valitsevan tilan vain sillä hetkellä, kun ne mitataan, eivätkä ennen.
"Olemme osoittaneet, että Einsteinin maailmankuva, jossa asioilla on ominaisuuksia riippumatta siitä, tarkkailetko niitä tai et, ja mikään vaikutus ei kulje valoa nopeammin, ei voi olla totta - ainakin yhden näistä asioista on oltava väärä", toinen kirjoittaja sanoi. Espanjan Photonic Sciences -instituutin kvanttioptiikan professorin Morgan Mitchellin tutkimus Live Science -lehden haastattelussa vuonna 2018.
Mielenkiintoista myös:
Jätä vastaus