10 відкриттів про Всесвіт, які довели правоту Ейнштейна, і одне — його помилку

Легендарний фізик Альберт Ейнштейн опублікував свою знамениту загальну теорію відносності в 1915 році, де було зроблено передбачення про природу Всесвіту, які знаходять свої підтвердження через багато десятиліть. Видання Live Science представило відкриття вчених, які довели правоту Ейнштейна щодо природи космосу, й одне відкриття, яке показало, що фізик помилявся.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтеся, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Перше зображення чорної діри

Загальна теорія відносності Ейнштейна визначає гравітацію як наслідок викривлення простору-часу. Тобто чим більшу масу має об'єкт, тим більше він викривляє тканину простору-часу та притягує до себе менші об'єкти.

Ейнштейн передбачав існування чорних дір, які є одними з найпотужніших об'єктів у Всесвіті, що спотворюють простір-час настільки сильно, що навіть світло не може покинути їхні межі.

Коли вчені у 2019 році отримали перше в історії зображення чорної діри, вони довели, що Ейнштейн мав рацію щодо деяких особливостей цих об'єктів. Вчені підтвердили, що в чорних дір існує своєрідна лінія неповернення або обрій подій, подолавши який, ніщо не може залишити чорну діру. Ця лінія має приблизно круглу форму, і її розмір можна оцінити за допомогою маси чорної діри.

Відлуння чорної діри

Астрономи довели правильність суджень Ейнштейна про чорні діри, коли виявили дивну схему рентгенівських променів, які виходили з чорної діри на відстані 800 млн світлових років від нас. Крім того, що вчені очікували побачити таке випромінювання перед чорною дірою, вони виявили, що подібне випромінювання виходить і позаду чорної діри.

Як і передбачав Ейнштейн, таке відлуння рентгенівських променів існує через те, що чорні діри викривлюють навколо себе тканину простору-часу.

Гравітаційні хвилі

Гравітаційні хвилі можна порівняти з брижами на поверхні озера, які з'являються через вплив вітру. Ейнштейн передбачав, що такі хвилі мають пронизувати космос. Вони з'являються внаслідок зіткнень чорних дір чи нейтронних зірок.

У 2015 році фізики нарешті підтвердили цю теорію, коли вперше виявили існування гравітаційних хвиль.

Нестійкі чорні діри

Вивчаючи гравітаційні хвилі, які випустила пара чорних дір, що зливалися, у 2022 році вчені підтвердили теорію Ейнштейна про те, що під час зближення дуже масивні об'єкти розгойдуватимуться на своїх орбітах.

Зірка, що "танцює"

Теорію Ейнштейна було підтверджено вченими під час спостереження за обертанням зірки навколо надмасивної чорної діри. Виявилося, що ця зірка рухається не еліптичною орбітою, а виконує своєрідний танець навколо чорної діри, під час якого її орбіта постійно змінюється. Знаменитий фізик стверджував, що саме так і мають обертатися маленькі об'єкти навколо дуже потужних об'єктів.

Дивна поведінка зірок

Не тільки чорні діри викривляють простір-час навколо себе, а й мертві зірки роблять те саме. 2020 року фізики вивчили, як нейтронна зірка оберталася навколо білого карлика протягом попередніх 20 років. До речі, ці зірки є рештками померлих гігантських зірок.

Учені виявили, що обидва об'єкти тривалий час дрейфували в космосі навколо один одного. По суті, білий карлик скривив простір-час настільки, щоб у результаті трохи змінилася орбіта нейтронної зірки з часом. Це знову підтверджує прогнози теорії відносності Ейнштейна.

Гравітаційне лінзування

Альберт Ейнштейн вважав, що об'єкт із величезною масою може викривляти простір-час так, що світло більш далекого об'єкта за ним посилюватиметься. Цей ефект називається гравітаційним лінзуванням, і його зараз використовують учені, щоб побачити дуже далекі галактики. Тобто теорія фізика виявилася правильною.

До речі, телескоп Вебба використав ефект гравітаційного лінзування, щоб побачити галактики, які розташовані на відстані 13 млрд світлових років від нас.

Зсув Всесвіту

Коли світло подорожує Всесвітом, його довжина хвилі зміщується та розтягується декількома способами, відомими як червоний зсув. Найвідоміший тип червоного зсуву пов'язаний із розширенням Всесвіту.

Ейнштейн передбачив існування ще одного типу — гравітаційного червоного зсуву, яке відбувається, коли світло втрачає енергію на шляху до виходу з поглиблення в просторі-часі, створеного масивними об'єктами, такими як галактики. У 2011 році дослідження світла сотень тисяч далеких галактик довело, що гравітаційний червоний зсув справді існує.

Атоми в русі

Теорія відносності передбачає, що швидкість світла у вакуумі є постійною, а це означає, що простір повинен мати однаковий вигляд із усіх боків. У 2015 році вчені довели, що цей ефект правильний навіть у найменшому масштабі, коли вони виміряли енергію двох електронів, які рухалися в різних напрямках навколо ядра атома. Різниця в енергії між електронами залишалася постійною, незалежно від того, в якому напрямку вони рухалися, що підтверджує частину теорії Ейнштейна.

Ейнштейн помилявся щодо "примарних дій на відстані"

У явищі, яке називається квантовою заплутаністю, пов'язані частки можуть спілкуватися одна з одною на величезних відстанях зі швидкістю, що перевищує швидкість світла. Водночас частки можуть "вибирати" стан свого існування лише після того, як за ними проведуть спостереження.

Але Ейнштейн ненавидів це явище та називав його "примарною дією на відстані". Вчений наполягав на тому, що ніякий вплив не може поширюватися швидше за світло та що частинки мають стан незалежно від того, спостерігаємо ми за ними чи ні.

Але вчені кілька років тому вивчили мільйони заплутаних частинок і виявили, що вони, мабуть, приймають стан тільки в момент спостереження, але не раніше. Отже, вчені спростували твердження знаменитого фізика.

Фокус уже писав про те, що торік теорію відносності Ейнштейна перевірили в космічному масштабі, і вчені виявили нестиковки. Все у Всесвіті має гравітацію та відчуває її вплив, але найпоширеніша з усіх фундаментальних взаємодій також є найбільшою проблемою для фізиків.

Також Фокус писав про те, що телескоп Вебба побив рекорд "Габбла", і на одному знімку помістилися тисячі галактик із раннього Всесвіту.