10 открития, които доказват, че Айнщайн е бил прав за Вселената, и 1, което доказва, че греши

Ето десет скорошни наблюдения, които доказват, че Айнщайн е бил прав за природата на Космоса преди век – и едно, което доказва, че греши, представени от Live Science.

Първото изображение на черна дупка

Общата теория на относителността на Айнщайн описва гравитацията като следствие от изкривяването на пространство-времето; по принцип, колкото по-масивен е един обект, толкова повече ще изкриви пространство-времето и ще привлича по-малки обекти. Теорията също така предсказва съществуването на черни дупки – масивни обекти, които изкривяват пространство-времето толкова много, че дори светлината не може да им избяга.

Айнщайн отново е прав, а тъмната енергия остава загадка

Когато изследователи, с използването на Event Horizon Telescope (EHT), заснемат първото в историята изображение на черна дупка, те доказват, че Айнщайн е бил прав за някои много специфични неща – а именно, че всяка черна дупка има точка без връщане, наречена хоризонт на събитията, който трябва да е приблизително кръгъл и с предвидим размер въз основа на масата на черната дупка. Революционното изображение на черна дупка на EHT показва, че това предсказание е точно.

„Ехо“ от черна дупка

Астрономите отново доказват правилността на теориите на Айнщайн за черните дупки, когато откриват странен модел на рентгенови лъчи, излъчвани от черна дупка на 800 милиона светлинни години от Земята. В допълнение към очакваните рентгенови емисии от предната част на черната дупка екипът открива и прогнозирано „светлинно ехо“ на рентгенова светлина, излъчено зад черната дупка, но все още видимо от Земята поради начина, по който черната дупка огъва пространство-времето около себе си.

Гравитационни вълни

Теорията на относителността на Айнщайн също описва огромни вълни в тъканта на пространство-времето, наречени гравитационни вълни. Тези вълни са резултат от сливания между най-масивните обекти във Вселената, като черни дупки и неутронни звезди. С помощта на специален детектор, наречен Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), физиците потвърждават съществуването на гравитационни вълни през 2015 г. и продължават да откриват десетки други примери за гравитационни вълни през годините след това, доказвайки отново, че Айнщайн е прав.

Партньори на неустойчиви черни дупки

Изучаването на гравитационните вълни може да разкрие тайните на масивните далечни обекти, които са ги освободили. Чрез изучаване на гравитационните вълни, излъчвани от двойка бавно сблъскващи се черни дупки през 2022 г., физиците потвърждават, че масивните обекти се колебаят – или прецесират – в своите орбити, докато се въртят все по-близо един до друг, точно както прогнозира Айнщайн.

„Танцуващи“ звезди

Танц на пулсари огъна светлината и доказа, че Айнщайн отново е прав

Не само черните дупки огъват пространство-времето около себе си; свръхплътните обвивки на мъртвите звезди също могат да го правят. Теорията на Айнщайн е потвърдена от учени, докато наблюдават въртенето на неутронна звезда около бяло джудже (два вида мъртви звезди). Оказва се, че неутронната звезда изпълнява своеобразен танц, по време на който нейната орбита непрекъснато се променя. Това отново потвърждава прогнозите от теорията на относителността на Айнщайн.

Гравитационни лещи

Според Айнщайн, ако един обект е достатъчно масивен, той трябва да огъва пространство-времето по такъв начин, че далечната светлина, излъчвана зад обекта, да изглежда увеличена (наблюдавана от Земята). Този ефект се нарича гравитационна леща. Известно е, че първото дълбоко изображение на космическия телескоп „Джеймс Уеб“ използва ефекта на гравитационните лещи на галактически куп на 4,6 милиарда светлинни години, за да увеличи значително светлината от галактики на повече от 13 милиарда светлинни години.

Пръстенът на Айнщайн

Една форма на гравитационна леща е толкова ярка, че физиците не се въздържат да ѝ сложат името на Айнщайн. Когато светлината от далечен обект се увеличи в перфектен ореол около масивен обект на преден план, учените го наричат пръстен на Айнщайн. Тези зашеметяващи обекти съществуват навсякъде в Космоса и са заснети както от астрономи, така и от любители.

Променящата се Вселена

Докато светлината пътува през Вселената, нейната дължина на вълната се измества и разтяга по няколко различни начина, известни като червено отместване. Най-известният тип червено отместване се дължи на разширяването на Вселената. Айнщайн предлага космологична константа, за да обясни това очевидно разширение. Но Айнщайн предсказва и вид „гравитационно червено отместване“, което се случва, когато светлината губи енергия по пътя си в пространство-времето, дължащо се на масивни обекти като галактики. През 2011 г. изследване на светлината от стотици хиляди далечни галактики доказва, че гравитационното червено отместване наистина съществува, както е предположил Айнщайн.

Атоми в движение

Изглежда, теориите на Айнщайн са валидни и в квантовата сфера. Относителността предполага, че скоростта на светлината е постоянна във вакуум, което означава, че пространството трябва да изглежда еднакво от всяка посока. През 2015 г. изследователите доказват, че този ефект е верен дори и в най-малък мащаб, когато измерват енергията на два електрона, движещи се в различни посоки около ядрото на атома. Енергийната разлика между електроните остава постоянна, без значение в коя посока се движат, потвърждавайки тази част от теорията на Айнщайн.

Грешка за „призрачното действие на разстояние“?

Във феномен, наречен квантово заплитане, свързаните частици могат привидно да комуникират помежду си на огромни разстояния по-бързо от скоростта на светлината и „избират“ своето състояние едва когато бъдат измерени. Айнщайн е осмивал това явление, наричайки го „призрачно действие на разстояние“, и настоявал, че никое влияние не може да се разпространява по-бързо от светлината и че обектите имат състояние, независимо дали ги измерваме, или не.

Но в мащабен глобален експеримент, в който са измерени милиони заплетени частици по целия свят, изследователите открили, че частиците, изглежда, избират състояние само в момента, в който са измерени, и не по-рано.

Айнщайн може да греши. Физици допускат, че времето може да не съществува

„Ние показахме, че мирогледът на Айнщайн... в който нещата имат свойства, независимо дали ги наблюдавате, или не, и никакво влияние не се разпространява по-бързо от светлината, не може да бъде вярно – поне едно от тези неща трябва да е невярно“, казва съавторът на изследването Морган Мичъл, професор по квантова оптика в Института по фотонни науки в Испания, пред Live Science през 2018 г.