Legendární fyzik Albert Einstein byl myslitel, který předběhl dobu. Einstein se narodil 14. března 1879 a přišel do světa, kde ještě nebyla objevena trpasličí planeta Pluto a myšlenka kosmického letu byla vzdáleným snem. Navzdory technickým omezením své doby Einstein vydal své slavné Teorie obecné relativity v roce 1915, který učinil předpovědi o povaze vesmíru, které budou znovu a znovu potvrzovány po více než 100 let.
Zde je 10 nedávných pozorování, které dokázaly Einsteinovi pravdu o povaze vesmíru před sto lety – a jedno, které dokázalo, že se mýlil.
Einsteinova Obecná teorie relativity popisuje gravitaci jako důsledek zkreslení časoprostoru, v podstatě čím hmotnější objekt je, tím více deformuje časoprostor a nutí menší objekty na něj padat. Teorie také předpovídá existenci černých děr – masivních objektů, které deformují časoprostor natolik, že jim nemůže uniknout ani světlo.
Když vědci pomocí dalekohledu Event Horizon Telescope (EHT) získali poprvé v historii obrázek černé dírydokázali, že Einstein měl pravdu v některých velmi konkrétních věcech, konkrétně v tom, že každá černá díra má bod, odkud není návratu tzv. horizont událostí, která by měla být přibližně kulatá a měla by mít předvídatelnou velikost na základě hmotnosti černé díry. Revoluční snímek černé díry získaný EHT ukázal, že tato předpověď byla naprosto správná.
Astronomové opět prokázali správnost Einsteinovy teorie černých děr, když objevili podivný obrazec rentgenového záření poblíž černé díry vzdálené 800 milionů světelných let od Země.
Kromě očekávaných rentgenových paprsků z přední části černé díry tým také objevil předpovězené „světelné ozvěny“ rentgenového světla vyzařovaného zpoza černé díry, ale stále viditelné ze Země, protože černá díra deformuje vesmír- čas kolem sebe.
Einsteinova teorie relativity také popisuje obrovské vlnění ve struktuře časoprostoru zvané gravitační vlny. Tyto vlny jsou způsobeny sloučením nejhmotnějších objektů ve vesmíru, jako jsou černé díry a neutronové hvězdy.
Pomocí speciálního detektoru nazvaného Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO) fyzici v roce 2015 potvrdili existenci gravitačních vln a v následujících letech pokračovali v objevování desítek dalších příkladů gravitačních vln, což Einsteinovi opět potvrdilo pravdu.
Studium gravitačních vln může odhalit tajemství masivních vzdálených objektů, které je vyzařují.
Studiem gravitačních vln vyzařovaných dvojicí binárních černých děr, které se pomalu srážejí v roce 2022, fyzici potvrdili, že masivní objekty oscilovaly – neboli precesovaly – na svých drahách, když se k sobě přibližovaly, přesně jak předpověděl Einstein.
Vědci znovu viděli Einsteinovu teorii precese v akci, když studovali hvězdu obíhající kolem supermasivní černé díry po dobu 27 let.
Po dokončení dvou úplných oběhů kolem černé díry začala hvězda spíše „tančit“ v podobě růžice, než aby se pohybovala po pevné eliptické dráze. Tento pohyb potvrdil Einsteinovu předpověď, že extrémně malý objekt by se měl otáčet kolem poměrně obřího.
Nejen černé díry deformují časoprostor kolem nich, může to dělat i superhustá skořápka mrtvých hvězd. V roce 2020 fyzici studovali, jak neutronová hvězda obíhala bílého trpaslíka (dva typy zhroucených mrtvých hvězd) během předchozích 20 let, a objevili dlouhodobý posun v tom, jak tyto dva objekty obíhají kolem sebe.
Tento drift byl podle výzkumníků pravděpodobně způsoben efektem tzv přetažením rámečkuBílý trpaslík se v podstatě natáhl časoprostor natolik, aby v průběhu času mírně změnil dráhu neutronové hvězdy. To opět potvrzuje předpovědi Einsteinovy teorie relativity.
Podle Einsteina, pokud je objekt dostatečně masivní, měl by deformovat časoprostor takovým způsobem, že vzdálené světlo vyzařované zpoza objektu se bude jevit jako zvětšené (při pohledu ze Země).
Tento efekt se nazývá gravitační čočky a je široce používán ke zvětšení objektů v hlubokém vesmíru. Je známo, že první snímek z hlubokého pole z kosmického dalekohledu Jamese Webba využil efektu gravitační čočky kupy galaxií vzdálené 4,6 miliardy světelných let k velkému zvětšení světla z galaxií vzdálených více než 13 miliard světelných let.
Jedna forma gravitační čočky je tak jasná, že si fyzici nemohli pomoct a nepojmenovali ji po Einsteinovi. Když se světlo ze vzdáleného objektu zvětší do dokonalého halo kolem masivního objektu v popředí, vědci tomu říkají „Einsteinův prstenec“.
Tyto úžasné objekty existují v celém vesmíru a byly vyfotografovány astronomy i amatérskými vědci.
Jak světlo cestuje vesmírem, jeho vlnová délka se posouvá a natahuje několika různými způsoby známými jako červený posuv. Nejznámější typ rudého posuvu souvisí s expanzí vesmíru (Einstein navrhl číslo nazývané kosmologická konstanta, aby vysvětlil tuto zdánlivou expanzi ve svých dalších rovnicích).
Einstein však také předpověděl typ "gravitačního rudého posuvu", ke kterému dochází, když světlo ztrácí energii na cestě z deprese v časoprostoru vytvořené masivními objekty, jako jsou galaxie. V roce 2011 studie světla ze stovek tisíc vzdálených galaxií prokázala, že gravitační rudý posuv skutečně existuje, přesně jak předpověděl Einstein.
Zdá se, že Einsteinovy teorie platí i v kvantové sféře. Teorie relativity předpokládá, že rychlost světla ve vakuu je konstantní, což znamená, že prostor by měl vypadat ze všech stran stejně. V roce 2015 vědci dokázali, že tento efekt platí i na těch nejmenších měřítcích, když změřili energii dvou elektronů pohybujících se v různých směrech kolem jádra atomu.
Energetický rozdíl mezi elektrony zůstal konstantní bez ohledu na to, kterým směrem se pohybovaly, což potvrzuje tuto část Einsteinovy teorie.
V jevu zvaném kvantové provázání mohou propletené částice zdánlivě komunikovat na obrovské vzdálenosti rychleji, než je rychlost světla, a „vybrat si“ stát k osídlení až po změření. Einstein tento jev nenáviděl a nazval jej „strašným efektem na dálku“ a trval na tom, že žádný efekt nemůže cestovat rychleji než světlo a že objekty mají svůj stav, ať už je měříme nebo ne.
Ale v rozsáhlém globálním experimentu, ve kterém byly měřeny miliony zapletených částic po celém světě, vědci zjistili, že se zdá, že částice si vybírají stav pouze v okamžiku, kdy jsou měřeny, a ne dříve.
"Ukázali jsme, že Einsteinův světonázor... ve kterém věci mají vlastnosti, ať už je pozorujete nebo ne, a žádný efekt se nešíří rychleji než světlo, nemůže být pravdivý - alespoň jedna z těchto věcí musí být nepravdivá," řekl spoluautor. výzkum Morgana Mitchella, profesora kvantové optiky na Institutu fotonických věd ve Španělsku, v rozhovoru pro časopis Live Science v roce 2018.
Zajímavé také:
Napsat komentář