|
Гравитационное искривление солнечного света
|
|
|
|
В условиях, подобных ночным, которые создаются во время полного солнечного затмения, например, 8 апреля, видны планеты и звезды. Венера и Юпитер, заключающие Солнце в скобки, будут очень заметны, в то время как Меркурий будет довольно слабым. Во время этого затмения рядом с Солнцем не будет ярких звезд, но, что удивительно, тусклые звезды рядом с ним будут казаться немного смещенными из-за его притяжения. Это смещение и движение Меркурия были первыми доказательствами в начале 20-го века, которые подтвердили новую теорию гравитации Эйнштейна. Эти наблюдения также привели непосредственно к предсказанию существования черных дыр. Благодаря удивительной мощности современных телескопов, на наших "лучших" сайтах по астрономии можно найти множество свидетельств того, что гравитация искривляет свет, действуя подобно линзе. Если фоновый объект находится на почти идеальном расстоянии от гравитационной линзы, вокруг него образуется "кольцо Эйнштейна" в виде ореола.
|
|
|
|
Самые ранние современные исследования света были опубликованы сэром Исааком Ньютоном в начале 18 века. Несмотря на то, что некоторые из его открытий сейчас являются убедительными доказательствами того, что свет является волнами, в то время он пришел к выводу, что свет состоит из частиц и на него действительно влияет гравитация. Французский математик Пьер-Симон Лаплас в 1795 году даже предположил, что гравитация может быть достаточно сильной, чтобы притягивать свет к телу, - это была ранняя концепция черных дыр. Однако к концу 19-го века идеи Ньютона о свете были отвергнуты, и считалось, что он представляет собой волны и, следовательно, не подвержен влиянию гравитации. Теперь мы знаем, что у света есть два аспекта - волны и частицы в сочетании, но понадобился гений Эйнштейна, чтобы понять, что это даже не имеет значения: именно наше понимание гравитации должно было измениться, и он предложил общую теорию относительности.
|
|
|
Хотя она была опубликована в полном виде в 1915 году, уже в 1911 году Эйнштейн предсказал, что свет будет искривляться под действием силы тяжести. Полная теория Эйнштейна немедленно разрешила давнюю проблему, заключавшуюся в том, что положение Меркурия не соответствовало предсказаниям, сделанным с использованием теории тяготения Ньютона, что стало большим триумфом. Наблюдение за изгибом света оказалось хорошей второй проверкой новой революционной концепции гравитации как "искривленного пространства-времени", но только солнце, которое примерно в 330 000 раз массивнее Земли, было достаточно сильным, чтобы слегка искривлять свет. Поскольку источником света были бы звезды, эффект можно было бы наблюдать только во время затмения, когда они были бы видны вблизи Солнца. Эффект очень мал, составляет менее одной тысячной угла, который диск Солнца или Луны образует на небе.
|
|
|
|
Астрономы начали перевозить тонны оборудования, включая телескопы длиной до пяти метров, на траектории затмений, чтобы провести высокоточные измерения. Звезды, на которых должно было произойти затмение, необходимо было сфотографировать за несколько месяцев до этого ночью, а затем сфотографировать с помощью того же большого телескопа во время затмения. Известный английский астроном сэр Артур Эддингтон провел первые убедительные наблюдения в 1919 году в местах наблюдения в Южной Америке и Африке. Этот крошечный эффект незаметен для случайных зрителей затмения, но он имел большое значение, что привело к появлению совершенно другой области изучения классификации звезд. В 1910 году было замечено существование странной звезды под названием 40 Эридана, которая была намного тусклее, чем должна была быть, учитывая ее высокую температуру. Казалось, что некоторые звезды могут иметь массу, равную массе Солнца, но быть размером всего лишь с планету.
|
|
|
|
Вскоре их окрестили "белыми карликами", и в 1930 году молодой индийский астрофизик Субраманьян Чандрасекар обнаружил, что их масса должна быть примерно в полтора раза меньше массы Солнца, иначе они бы разрушились. Открытие нейтрона в 1932 году привело к идее о нейтронных звездах, более компактных, чем белые карлики, но даже у них есть предел массы. В 1939 году Роберт Оппенгеймер и его коллеги модернизировали идею Лапласа о коллапсе черных дыр, используя теорию Эйнштейна, но в тот год разразилась война, которая, как известно, отвлекла его внимание. Черные дыры казались малоинтересными и еще менее реальными, пока в 1968 году к этой теме не вернулся физик Джон Уилер, у которого возникли некоторые проблемы с публикацией названия "черная дыра", поскольку оно было сочтено рискованным. Вскоре было обнаружено несколько двойных звезд, у которых, по-видимому, были очень массивные невидимые спутники. Также стало ясно, что загадочные и очень далекие квазары могут быть объяснены с помощью черных дыр. Теперь выясняется, что в центрах большинства крупных галактик, включая нашу, есть черные дыры.
|
|
|
|
Несколько лет назад консорциум радиотелескопов Event Horizon Telescope сфотографировал черную дыру нашей галактики, которая характерным образом искривляет световые и радиоволны, так что ее центральная область кажется темной. Хотя черные дыры обладают наибольшей изгибающей способностью, скопления массы в глубоком космосе, включая таинственную темную материю, также искривляют свет. Поскольку свету от удаленных объектов, которые они увеличивают для нас, потребовалось много времени, чтобы добраться сюда, он начал свой путь, когда Вселенная была молодой. Это позволяет нам оглянуться назад во времени. Во время солнечного затмения 8 апреля могут быть видны другие звезды, но без предварительного наблюдения и измерения их положения зрители могут не заметить, что они находятся не там, где должны быть. Но сейчас самое время вспомнить, что путь к черным дырам начался около столетия назад, когда солнце искривило едва заметный свет Меркурия и звезд.
|
|
|
|
Источник
|
