10 открытий о Вселенной, доказавших правоту Эйнштейна, и одно – его ошибку

Легендарный физик Альберт Эйнштейн опубликовал свою знаменитую общую теорию относительности в 1915 году, в которой были сделаны предсказания о природе Вселенной, которые находят свои подтверждения через много десятилетий. Издание Live Science представило открытия ученых, которые доказали правоту Эйнштейна касательно природы космоса и одно открытие, которое показало, что физик ошибался.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Первое изображение черной дыры

Общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию как последствия искривления пространства-времени. То есть чем большую массу имеет объект, тем больше он искривляет ткань пространства-времени и притягивает к себе меньшие объекты.

Эйнштейн предсказывал существование черных дыр, которые являются одними из самых массивных объектов во Вселенной, которые искажают пространство-время настолько так сильно, что даже свет не может покинуть их пределы.

Когда ученые в 2019 году получили первое в истории изображение черной дыры, они доказали, что Эйнштейн был прав в отношении некоторых особенностей этих объектов. Ученые подтвердили, что у черных дыр существует своеобразная линия невозврата или горизонт событий, преодолев который ничто не может покинуть черную дыру. И эта линия имеет примерно круглую форму и ее размер можно оценить с помощью массы черной дыры.

Эхо черной дыры

Астрономы доказали правильность суждений Эйнштейна о черных дырах, когда обнаружили странную схему рентгеновских лучей, которые исходили из черной дыры на расстоянии в 800 млн световых лет от нас. Кроме того, что ученые ожидали увидеть такое излучение перед черной дырой, они обнаружили, что подобное излучение исходит и позади черной дыры.

Как и предсказывал Эйнштейн такое эхо рентгеновских лучей существует из-за того, что черные дыры искривиляют вокруг себя ткань пространства-времени.

Гравитационные волны

Гравитационные волны можно сравнить с рябью на поверхности озера, которая появляется из-за влияния ветра. Эйнштейн предсказывал, что такие волны должны пронизывать космос. Они появляются в результате столкновений черных дыр или нейтронных звезд.

В 2015 году физики наконец-то подтвердили эту теорию, когда впервые обнаружили существование гравитационных волн.

Неустойчивые черные дыры

Изучая гравитационные волны, которые выпустила пара сливающихся черных дыр в 2022 году ученые подтвердили теорию Эйнштейна о том, что во время сближения очень массивные объекты будут раскачиваться на своих орбитах.

"Танцующая" звезда

Теория Эйнштейна была подтверждена учеными во время наблюдения за вращением звезды вокруг сверхмассивной черной дыры. Оказалось, что эта звезда двигается не по эллиптической орбите, а выполняет своеобразный танец вокруг черной дыры, во время которого ее орбита постоянно меняется. Знаменитый физик утверждал, что именно так и должны вращаться маленькие объекты вокруг очень массивных объектов.

Странное поведение звезд

Не только черные дыры искривляют пространство-время вокруг себя, но и мертвые звезды делают то же самое. В 2020 году физики изучили, как нейтронная звезда вращалась вокруг белого карлика в течение предыдущих 20 лет. Кстати, эти звезды являются остатками умерших гигантских звезд.

Ученые обнаружили, что оба объекта длительное время дрейфовали в космосе вокруг друг друга. По сути, белый карлик искривил пространство-время настолько, чтобы в результате немного изменилась орбита нейтронной звезды с течением времени. Это снова подтверждает предсказания теории относительности Эйнштейна.

Гравитационное линзирование

Альберт Эйнштейн считал, что объект с огромной массой может искривлять пространство-время таким образом, что свет более далекого объекта за ним будет усиливаться. Этот эффект называется гравитационным линзированием, и его используют сейчас ученые, чтобы увидеть очень далекие галактики. То есть теория физика оказалась верна.

Кстати, телескоп Уэбб использовал эффект гравитационного линзирования, чтобы увидеть галактики, которые находятся на расстоянии в 13 млрд световых лет от нас.

Смещение Вселенной

Когда свет путешествует по Вселенной, его длина волны смещается и растягивается несколькими способами, которые известны как красное смещение. Самый известный тип красного смещения связан с расширением Вселенной.

Эйнштейн предсказал существование еще одного типа — гравитационного красного смещения, которое происходит, когда свет теряет энергию на пути к выходу из углубления в пространстве-времени, созданного массивными объектами, такими как галактики. В 2011 году исследование света сотен тысяч далеких галактик доказало, что гравитационное красное смещение действительно существует.

Атомы в движении

Теория относительности предполагает, что скорость света в вакууме является постоянной, а это значит, что пространство должно выглядеть одинаково со всех сторон. В 2015 году ученые доказали, что этот эффект верен даже в самом маленьком масштабе, когда они измерили энергию двух электронов, которые двигались в разных направлениях вокруг ядра атома. Разница в энергии между электронами оставалась постоянной, независимо от того, в каком направлении они двигались, что подтверждает часть теории Эйнштейна.

Эйнштейн ошибался насчет "призрачных действий на расстоянии"

В явлении, которое называется квантовой запутанностью, связанные частицы могут общаться друг с другом на огромных расстояниях со скоростью, которая превышает скорость света. При этом частицы могут "выбирать" состояние своего существования только после того, когда за ними проведут наблюдение.

Но Эйнштейн ненавидел это явление, и называл его "призрачное действие на расстоянии". Ученый настаивал на том, что никакое влияние не может распространяться быстрее света и что частицы имеют состояние независимо от того, наблюдаем мы за ними или нет.

Но ученые несколько лет назад изучили миллионы запутанных частиц и обнаружили, что они, по-видимому, принимают состояние только в момент наблюдения, но не раньше. Таким образом ученые опровергли утверждение знаменитого физика.

Фокус уже писал о том, что в прошлом году теорию относительности Эйнштейна проверили в космическом масштабе и ученые обнаружили нестыковки. Все во Вселенной имеет гравитацию и ощущает ее влияние, но это самое распространенное из всех фундаментальных взаимодействий также является самой большой проблемой для физиков.

Также Фокус писал о том, что телескоп Уэбб побил рекорд Хаббла и на одном снимке поместились тысячи галактик из ранней Вселенной.