Теории эйнштейна: Теория относительности • Джеймс Трефил, энциклопедия «Двести законов мироздания» |

Содержание

Теория Эйнштейна выдержала самую сложную за 105 лет проверку

iStock

Международная и междисциплинарная команда ученых обнародовала результаты исследования, которое длилось 16 лет. В его рамках общая теория относительности Эйнштейна прошла одну из самых сложных проверок за все время своего существования и осталась неопровержимой.

Полностью исследование опубликовано в журнале Physical Review X, а коротко о нем рассказывает Live Science. Речь идет о теории, которую Альберт Эйнштейн опубликовал в 1916 году.

В свое время она произвела настоящую революцию в понимании физики и космоса. С первых же дней ее существования физики начали проверять эту теорию и до сих пор не смогли ее опровергнуть. Согласно этой теории, гравитация является производным гибкости системы пространство-время. Она объясняет, что массивные объекты искажают эту систему, создавая своего рода углубления, вокруг которых вращаются другие тела.

В последние десятилетия толчок к развитию получила квантовая механика, и многие законы классической физики вступили с ней в противоречия. Вот и общая теория относительности Эйнштейна не укладывается в ее рамки. Она вроде бы и не должна работать, но многочисленные исследования подтвердили, что теория работает.

Новое исследование не стало исключением, хотя ученые называют его одной из самых сложных проверок, которые прошла теория Эйнштейна за последние 105 лет. В его рамках команда исследователей проанализировала данные наблюдения системы двойных пульсаров, которые были собраны при помощи семи разных наземных радиотелескопов по всему миру с 2003 по 2019 год.

Пульсары считаются наиболее удобными объектами для проверки теории относительности, их даже называют естественными лабораториями. Это тип нейтронной звезды, которая испускает мощное излучение. Лучи кажутся наблюдателю пульсирующими, благодаря чему такой тип звезд и получил свое название. Потоки частиц испускаются из магнитных полюсов пульсаров, поэтому с Земли их можно наблюдать только тогда, когда пульсар обращен своим плюсом к нашей планете.

В данном случае предметом исследования стала система из пары пульсаров, которые располагаются на расстоянии 2400 световых лет от Земли. Один из них совершает 44 оборота в секунду, а другой совершает один оборот каждые 2,8 секунды. Эти два объекта вращаются вокруг общего центра масс каждые 147 минут. При этом, согласно расчетам, скорость их движения в космосе составляет примерно 1 миллион км/ч.

«Столь быстрое орбитальное движение таких компактных объектов (они примерно на 30 процентов массивнее Солнца, но всего около 24 километров в поперечнике) позволило нам проверить множество различных предсказаний общей теории относительности», — пояснил соавтор работы Дик Манчестер.

Всего было проверено семь прогнозов, и это, как говорят авторы работы, беспрецедентно большое их количество применительно к общей теории относительности. В частности, помимо ставшего уже традиционным изучения поведения гравитационных волн и распространения света, команда сумела измерить эффект «замедления времени» — эффект, который заставляет часы работать медленнее в гравитационных полях.

По словам Манчестера, все семь проверенных прогнозов подтвердились. Это означает, что общая теория относительности вновь доказала свою состоятельность и осталась неопровержимой. Впрочем, ученые говорят, что попытки найти в ней бреши будут продолжены, поскольку она по-прежнему несовместима с другими фундаментальными силами, описываемыми квантовой механикой.

НаукаКосмосМоскваСтолицаВ регионах

Теорию относительности Эйнштейна проверили в космическом масштабе: появились 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.

Неработающая теория

Общая теория относительности Альберта Эйнштейна успешно работает при описании гравитации звезд и планет, но ученые считают, что ее нельзя идеально применить в масштабах всей Вселенной.

«Нестыковки в этой теории начинают появляться, когда мы пытаемся применить ее к очень маленьким расстояниям, где действуют законы квантовой механики, или, когда мы пытаемся описать всю Вселенную. Поэтому мы создали модель для того, чтобы проверить работоспособность теории Эйнштейна в космическом масштабе. То, что у нас получилось, показывает, что общая теория относительности, возможно, требует исправления», — говорит Кояма.

Квантовая теория предсказывает, что весь космический вакуум заполнен невидимой энергией и можно заметить только ее изменения, но не узнать о ее общем количестве. Но, согласно Эйнштейну, эта энергия имеет отталкивающую гравитацию и может расширять все пустое пространство. Кстати, в конце 90- годов прошлого века ученые выяснили, что расширение Вселенной на самом деле ускоряется. Но количество этой темной энергии, как ее стали называть, намного меньше, чем предсказывает квантовая теория.

«Поэтому возник важный вопрос: имеет ли темная энергия гравитацию и может ли она оказывать гравитационное влияние на расширение Вселенной? Если это так, то почему ее гравитация намного слабее, чем предполагалось? Если же гравитации вообще нет у этой энергии, то что вызывает космическое ускорение?», — говорит Погосян.

Фото: Antifal Real

Темная энергия и темная материя

По словам ученых, до сих пор неизвестно, что из себя представляет темная энергия, но нужно считать, что она существует, чтобы объяснить расширение Вселенной. Точно так же не совсем понятно, чем является темная энергия, но она должна существовать, чтобы объяснить, как галактики и скопления галактик эволюционировали с течением времени именно так, какими мы их знаем сегодня.

«Эти предположения являются частью стандартной космологической модели, которая называется Модель Лямбда-CDM. Эта модель предполагает, что Вселенная состоит на 70% из темной энергии, на 25% из темной материи и на 5% из обычной материи. Эта модель успешно согласовывалась со всеми данными, которые собрали ученые за последние десятилетия. Но тот факт, что наша Вселенная состоит на 95% из необычных темной энергии и темной материи заставил многих ученых задуматься о том, что теория гравитации Эйнштейна нуждается в изменении, чтобы описать весь космос», — говорит Кояма.

Расширение Вселенной и проблемы в оценке его скорости

Но недавно ученые выяснили, что разные способы измерения скорости расширения Вселенной, которая называется постоянной Хаббла, дают разные результаты. Это стали называть проблемой Хаббла. Разногласия возникают между двумя значениями постоянной Хаббла:

Значением, которое предсказывает Модель Лямбда-CDM, которое отражало скорость расширения в соответствии с реликтовым излучением, которое осталось после Большого взрыва.
Значением, которое показывает скорость расширения Вселенной при наблюдении за взрывами сверхновых в далеких галактиках.

Фокус уже писал о том, что ученые подтвердили существующие различия между двумя разными способами оценки скорости расширения нашей Вселенной.

Ученые предложили много способов объяснить эти разногласия, в том числе и альтернативную теорию гравитации. Фокус уже писал о том, что недавнее исследование показало, что ученые возможно нашли подтверждение этой альтернативной теории гравитации.

Фото: E R Fuller/National Science Foundation

Проверка теории Эйнштейна на прочность

«В рамках нового исследования мы решили проверить, подчиняется ли вся Вселенная тем правилам, которые обосновал в своей теории Альберт Эйнштейн. Общая теория относительности описывает гравитацию как искривление пространства и времени, то есть искривление путей, по которым двигаются свет и материя. То есть излучение и материя должны искривляться под действием гравитации», — говорит Погосян.

Чтобы выяснить, верна ли общая теория относительности в космических масштабах, ученые впервые решили одновременно исследовать три ее важных составляющих:

расширение Вселенной;
воздействие гравитации на свет;
воздействие гравитации на материю.

«Мы реконструировали гравитацию Вселенной в компьютерной модели, основанной на этих трех параметрах. Мы использовали данные об измерениях реликтового излучения, а также данные о сверхновых и о распределении далеких галактик. Затем мы сравнили нашу реконструкцию с предсказанием модели Модель Лямбда-CDM, а по сути это модель Эйнштейна. В результате мы нашли намек на то, что существуют нестыковки в предсказаниях Эйнштейна. Хотя это несовпадение имеет очень маленькую статистическую погрешность, но оно существует», — говорит Кояма.

Теорию относительности придется исправить

Ученые считают, что все-таки существует большая вероятность того, что гравитация работает не так, как предсказывает теория Эйнштейна в больших космических масштабах. И скорее всего общая теория относительности нуждается в исправлении.

«Наше исследование также показало, что очень сложно решить проблему Хаббла, только изменив теорию гравитации. Полное решение этой проблемы требует нового компонента космологической модели, который существовал до того, как протоны и электроны впервые объединились в водород сразу после Большого взрыва. Это может быть особая форма темной материи или же ранняя разновидность темной энергии. А может быть в полученных данных о космосе существует какая-то неизвестная ошибка», — говорит Кояма.

Фокус также писал о еще одной теории, которую предложили американские ученые в недавнем исследовании, которая гласит, что наша Вселенная не начиналась с Большого взрыва. Это была просто следующая фаза ее эволюции.

Величайшая теория Эйнштейна только что прошла самую строгую проверку

Иллюстрация MICROSCOPE, французского спутника, который провел чрезвычайно точную проверку общей теории относительности Эйнштейна. Фото: © CNES/Virtual-IT, 2017

Ученые продемонстрировали, что общая теория относительности Эйнштейна верна с удивительной степенью точности, несмотря на то, что она существует уже более века.

Исследовательская группа хотела проверить компонент общей теории относительности Эйнштейна называется принципом слабой эквивалентности, который гласит, что все объекты, независимо от их массы или состава, должны одинаково свободно падать в определенном гравитационном поле, когда устраняется влияние таких факторов, как давление воздуха. Для этого ученые измерили ускорение свободно падающих объектов на французском спутнике MICROSCOPE, который был запущен в 2016 году. Дэвид Скотт уронил перо и геологический молоток одновременно; без сопротивления воздуха оба объекта устремились к поверхности Луны с одинаковой скоростью. В том же стиле MICROSCOPE использует свободно падающие тестовые массы из платиновых и титановых сплавов. Электростатические силы удерживают тестовые массы в одном и том же положении относительно друг друга, поэтому любая разница, возникающая в этой приложенной электростатической силе, должна быть результатом отклонений в ускорениях объектов. 915, или 0,0000000000000001, что означает, что они не обнаружили более серьезных нарушений принципа слабой эквивалентности.

Наряду с наложением ограничений на отклонения в слабом принципе эквивалентности, результаты также ставят в неблагоприятное положение любые отклонения в теории Эйнштейна 1915 года гравитации , общей теории относительности в целом. Ученые продолжают искать такие отклонения, потому что общая теория относительности, лучшее описание гравитации, которое у нас есть, не согласуется с квантовой физикой, лучшей моделью реальности в непостижимо малых масштабах.

Таким образом, отсутствие признаков отклонения означает отсутствие намека на расширение общей теории относительности, ожидающее своего открытия, которое могло бы преодолеть разрыв с квантовой физикой.

«У нас есть новые и гораздо лучшие ограничения для любой будущей теории, потому что эти теории не должны нарушать принцип эквивалентности на этом уровне», — сказал Жиль Метрис, член команды MICROSCOPE и ученый из обсерватории Лазурного берега во Франции. заявление Американского физического общества, опубликовавшего исследование.

МИКРОСКОП запущен в апреле 2016 г., а персонал миссии опубликовал предварительные результаты в 2017 г. Анализ данных продолжал иметь смысл даже после окончания эксперимента в 2018 г. тем не менее, на этом элементе общей теории относительности результаты также закладывают основу для еще более чувствительных тестов в будущем.

Это потому, что ученые предложили, как можно улучшить экспериментальную установку, которую они использовали. Потенциальные обновления включают устранение дефектов покрытия спутников, которые могут повлиять на измерения ускорения, а также замену проводных систем на те, которые используют беспроводное соединение, пишут они. 917, в 100 раз чувствительнее, чем МИКРОСКОП. Но команда предсказывает, что эти улучшения еще некоторое время не будут осуществимы, а это означает, что на данный момент эксперимент MICROSCOPE останется лучшей проверкой принципа слабой эквивалентности.

«По крайней мере, одно десятилетие или, может быть, два, мы не увидим никаких улучшений в экспериментах с космическими спутниками», — сказал Мануэль Родригес, член команды MICROSCOPE и ученый из ONERA, французского исследовательского института, специализирующегося на аэрокосмической отрасли. такое же заявление.

Исследование группы было опубликовано в среду (14 сентября) в журнале Physical Review Letters и в специальном выпуске Classical and Quantum Gravity.

ОБ АВТОРАХ

Роберт Леа — научный журналист из Великобритании, чьи статьи были опубликованы в журналах Physics World, New Scientist, Astronomy Magazine, All About Space, Newsweek и ZME Science. Он также пишет о научной коммуникации для Elsevier и European Journal of Physics. Роб имеет степень бакалавра наук в области физики и астрономии Открытого университета Великобритании. Подпишитесь на него в Твиттере @sciencef1rst.

Недавние статьи Роберта Ли

Увидеть сияние Юпитера во время его наибольшего сближения с Землей с 1963 года

Общая теория относительности Эйнштейна остается в силе, говорится в исследовании — на данный момент

На этом рисунке показана массивная звезда на грани взрыва.

Chuck Carter/Caltech

Познакомьтесь с самым быстрым астероидом в нашей Солнечной системе, который совершает оборот вокруг Солнца каждые 113 дней. На изображении этого художника показаны астероид 2021 Ph37 (вверху справа) и Меркурий (внизу), вращающиеся вокруг Солнца.

CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Призрачный набор рентгеновских колец был обнаружен вокруг черной дыры со звездой-компаньоном. Эти кольца создаются световыми эхо.

CXC/U.Wisc-Madison/S. Heinz et al./Pan-STARRS/NASA

На этом снимке, полученном с помощью большой миллиметровой/субмиллиметровой решетки Атакама в Чили, видна система PDS 70, удаленная от нас на 400 световых лет. Эта планетарная система все еще формируется и все еще находится в процессе формирования. Вокруг одной из планет в системе находится диск, формирующий луну.

ALMA/ESO/NAOJ/NRAO/Benisty et al.

На этом изображении показана сверхновая 2018zd (изображенная большой белой точкой справа), сверхновая нового типа, называемая электронным захватом. Слева галактика NGC 2146.

NASA/STSCI/J. депаскуале; Обсерватория Лас-Кумбрес

На этом изображении из симуляции STARFORGE показана «Наковальня творения» — гигантское газовое облако, внутри которого формируются отдельные звезды.

От Северо-Западного университета/Юта, Остин

Астрономы использовали рентгеновскую обсерваторию Чандра НАСА для изучения остатка сверхновой Кассиопеи А и обнаружили титан, вырывающийся из нее, показанный голубым цветом. Цвета представляют другие обнаруженные элементы, такие как железо (оранжевый), кислород (фиолетовый), кремний (красный) и магний (зеленый).

T. Sato et al./RIKEN/CXC/NASA

Сверхмассивная черная дыра в центре галактики M87, первая из когда-либо полученных изображений, теперь можно увидеть в поляризованном свете. Закрученные линии показывают магнитное поле вблизи края черной дыры.

Европейская южная обсерватория

На этом изображении, полученном Слоановским цифровым обзором неба, показана галактика J0437+2456, в центре которой находится сверхмассивная черная дыра, которая кажется движущейся.

Sloan Digital Sky Survey

Этот рисунок художника показывает, как далекий квазар P172+18 и его радиоджеты могли выглядеть 13 миллиардов лет назад. Свету от квазара потребовалось столько времени, чтобы добраться до нас, поэтому астрономы наблюдали квазар так, как он выглядел в ранней Вселенной.

М. Корнмессер/Европейская южная обсерватория

На этом снимке показаны окрестности ультраслабой карликовой галактики Тукана II, сделанные телескопом SkyMapper.

Anirudh Chiti/MIT

На этих изображениях показаны две гигантские радиогалактики, обнаруженные с помощью телескопа MeerKAT. Красный цвет на обоих изображениях показывает радиосвет, излучаемый галактиками, на фоне неба, видимого в видимом свете.

I. Heywood/Oxford/Rhodes/SARAO

Представление этого художника о квазаре J0313-1806 изображает его таким, каким он был спустя 670 миллионов лет после Большого Взрыва. Квазары — это высокоэнергетические объекты в центрах галактик, питаемые черными дырами и ярче, чем целые галактики.

NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva

Здесь показано явление, известное как зодиакальный свет, который возникает из-за отражения солнечного света от мельчайших частиц пыли внутри Солнечной системы.

Золт Левей/Научный институт космического телескопа

Впечатление этого художника от далекой галактики ID2299 показывает, что часть ее газа выбрасывается «приливным хвостом» в результате слияния двух галактик.

M. Kornmesser/ESO

На этой диаграмме показаны две наиболее важные галактики-компаньоны Млечного Пути: Большое Магелланово Облако (слева) и Малое Магелланово Облако. Он был сделан с использованием данных со спутника Gaia Европейского космического агентства.

Laurent Chemin/ESA/Gaia/DPAC

Туманность Голубое Кольцо считается невиданной ранее фазой, возникающей после слияния двух звезд. Обломки, вытекающие из слияния, были разрезаны диском вокруг одной из звезд, создав два конуса материала, светящегося в ультрафиолетовом свете.

НАСА/Лаборатория реактивного движения-Калифорнийский технологический институт/М. Зайберт/К. Hoadley/GALEX Team

Красный сверхгигант Бетельгейзе в созвездии Ориона испытал беспрецедентное затемнение в конце 2019 года. Это изображение было получено в январе с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории.

ЭСО/М. Монтаржес и др.

Это инфракрасное изображение Апепа, двойной звездной системы Вольфа-Райе, расположенной на расстоянии 8000 световых лет от Земли.

Европейская южная обсерватория

Иллюстрация художника (слева) помогает визуализировать детали необычной звездной системы GW Orionis в созвездии Ориона. Околозвездный диск системы сломан, что привело к смещению колец вокруг трех ее звезд.

ЭСО/л. Кальсада, Эксетер/Краус и др.

Это имитация двух спиральных черных дыр, которые сливаются и излучают гравитационные волны.

N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno, MPIGP, SXS Collaboration

На этой иллюстрации художника показано неожиданное затемнение звезды Бетельгейзе.

ESO, ESA/Hubble, M. Kornmesser

Эта чрезвычайно далекая галактика, похожая на наш Млечный Путь, выглядит как кольцо света.

Rizzo et al./ALMA/European Southern Observatory

На этой интерпретации художника изображена богатая кальцием сверхновая 2019ehk. Оранжевый цвет представляет собой богатый кальцием материал, образовавшийся при взрыве. Фиолетовый показывает газ, выброшенный звездой прямо перед взрывом.

Аарон М. Геллер, Северо-Западный университет

Синяя точка в центре этого изображения отмечает приблизительное место вспышки сверхновой звезды, которая произошла в 140 миллионах световых лет от Земли, когда взорвался белый карлик и произвел ультрафиолетовую вспышку. Он был расположен недалеко от хвоста созвездия Дракона.

Northwestern University

На этом радиолокационном изображении, полученном миссией НАСА «Магеллан» к Венере в 1991 году, видна корона, большая круглая структура диаметром 190 миль, названная Айне Корона.

Из NASA/JPL

Когда масса звезды выбрасывается во время вспышки сверхновой, она быстро расширяется. В конце концов, он замедлится и сформирует горячий пузырь светящегося газа. Из этого газового пузыря появится белый карлик и будет двигаться по галактике.

Mark Garlick/University of Warwick

Послесвечение короткого гамма-всплеска, обнаруженного на расстоянии 10 миллиардов световых лет, показано здесь в кружке. Это изображение было получено телескопом Gemini-North.

Международная обсерватория Джемини/К. Патерсон/В. Фонг/Северо-Западный университет

На этом изображении, полученном космическим телескопом Хаббла, показана NGC 7513, спиральная галактика с перемычкой, удаленная от нас на 60 миллионов световых лет. Из-за расширения Вселенной кажется, что галактика удаляется от Млечного Пути с ускорением.

Космический телескоп Хаббл/НАСА/ЕКА/М. Stiavelli

Эта концептуальная иллюстрация художника показывает, как могла выглядеть яркая голубая переменная звезда в карликовой галактике Кинмана до того, как таинственным образом исчезла.

L. Calçada/ESO

Это художественное изображение сверхмассивной черной дыры и окружающего ее газового диска. Внутри этого диска находятся две меньшие черные дыры, вращающиеся вокруг друг друга. Исследователи идентифицировали вспышку света, которая, предположительно, исходила от одной из таких бинарных пар вскоре после того, как они слились в более крупную черную дыру.

Robert Hurt/California Institute of Technology

Это изображение, взятое из видео, показывает, что происходит, когда два объекта с разной массой сливаются вместе и создают гравитационные волны.

Институт гравитационной физики им. Макса Планка/Сотрудничество по моделированию экстремального пространства-времени (SXS)

Это впечатление художника, показывающее обнаружение повторяющегося быстрого радиовсплеска, показанного синим цветом, который находится на орбите с астрофизическим объектом, отмеченным розовым цветом.

Kristi Mickaliger

Быстрые радиовсплески, которые производят всплеск, оставляя свою родительскую галактику ярким всплеском радиоволн, помогли обнаружить «пропавшую материю» во Вселенной.

ICRAR

В крошечной галактике в 500 миллионах световых лет от Земли обнаружен взрыв нового типа. Этот тип взрыва называется быстрым синим оптическим переходным процессом.

Джакомо Терреран/Северо-западный университет

Астрономы обнаружили галактику редкого типа, описанную как «космическое огненное кольцо». На иллюстрации этого художника показана галактика такой, какой она существовала 11 миллиардов лет назад.

James Josephides/Swinburne Astronomy Productions

Это представление художника о Диске Вульфа, массивной галактике с вращающимся диском в ранней Вселенной.

NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello

Ярко-желтая «извилина» в центре этого изображения показывает, где вокруг звезды AB Возничего может формироваться планета. Изображение было получено с помощью Очень большого телескопа Европейской южной обсерватории.

ESO/Boccaletti et al.

На иллюстрации этого художника показаны орбиты двух звезд и невидимой черной дыры на расстоянии 1000 световых лет от Земли. Эта система включает в себя одну звезду (маленькая орбита показана синим цветом), вращающуюся вокруг недавно открытой черной дыры (орбита красного цвета), а также третью звезду на более широкой орбите (также выделенную синим цветом).

Европейская южная обсерватория/ESO/L. Calçada

На этой иллюстрации показано ядро звезды, известного как белый карлик, выведенное на орбиту вокруг черной дыры. На каждом обороте черная дыра отрывает от звезды все больше материала и втягивает его в светящийся диск вокруг черной дыры. До встречи с черной дырой звезда была красным гигантом на последних стадиях звездной эволюции.

NASA/CXO/CSIC-INTA/G.Miniutti et al./CXC/M. Weiss

На этой иллюстрации художника показано столкновение двух ледяных пылевых тел шириной 125 миль, вращающихся вокруг яркой звезды Фомальгаут, расположенной в 25 световых годах от нас. Наблюдение за последствиями этого столкновения когда-то считалось экзопланетой.

M. Kornmesser/ESA/NASA

Это изображение межзвездной кометы 2I/Borisov, проходящей через нашу Солнечную систему, сделанное художником. Новые наблюдения обнаружили угарный газ в хвосте кометы, поскольку солнце нагревало комету.

НРАО/АУИ/НСФ/С. Dagnello

Эта розетка представляет собой орбиту звезды S2 вокруг сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики Млечный Путь.

Европейская южная обсерватория/ESO/L. Calçada

Это художественное изображение SN2016aps, которая, по мнению астрономов, является самой яркой сверхновой из когда-либо наблюдавшихся.

М. Вайс/Центр астрофизики | Harvard & Smithsonian

Это художественное изображение коричневого карлика или объекта «неудавшейся звезды» и его магнитного поля. Атмосфера и магнитное поле коричневого карлика вращаются с разной скоростью, что позволило астрономам определить скорость ветра на объекте.

Билл Сакстон, NRAO/AUI/NSF

На иллюстрации этого художника изображена черная дыра средней массы, врезающаяся в звезду.

M. Kornmesser/ESA/Hubble

Это изображение большой звезды, известной как HD74423, и ее намного меньшего компаньона, красного карлика, в двойной звездной системе. Кажется, что большая звезда пульсирует только с одной стороны, и под действием гравитационного притяжения звезды-компаньона она деформируется, принимая форму слезы.

Габриэль Перес Диас/Институт астрофизики Канарских островов

Это художественное изображение двух белых карликов в процессе слияния. Хотя астрономы ожидали, что это может вызвать сверхновую, они обнаружили экземпляр двух белых карликов, которые пережили слияние.

University of Warwick/Mark Garlick

Комбинация космических и наземных телескопов обнаружила доказательства самого большого взрыва во Вселенной. Взрыв был вызван черной дырой, расположенной в центральной галактике скопления Змееносца, которая выбросила струи и вырезала большую полость в окружающем горячем газе.

S. Giacintucci, et al./NRL/CXC/NASA

На этом новом изображении, полученном с помощью ALMA, показан результат звездной битвы: сложная и потрясающая газовая среда, окружающая двойную звездную систему HD101584.

ESO/NAOJ/NRAO/ALMA

Космический телескоп НАСА «Спитцер» запечатлел туманность Тарантул в двух длинах волн инфракрасного света. Красный цвет представляет собой горячий газ, а синие области — межзвездную пыль.

JPL-Caltech/NASA

Белый карлик (слева) оттягивает материал от коричневого карлика (справа), примерно в 3000 световых лет от Земли.

НАСА/Л. Hustak

На этом изображении показаны орбиты шести объектов класса G в центре нашей галактики, сверхмассивная черная дыра отмечена белым крестом. Звезды, газ и пыль на заднем плане.

Anna Ciurlo/Tuan Do/UCLA Galactic Center Group

После того, как звезды умирают, они выбрасывают свои частицы в космос, которые, в свою очередь, образуют новые звезды. В одном случае звездная пыль застряла в метеорите, упавшем на Землю. На этой иллюстрации показано, что звездная пыль может вытекать из таких источников, как туманность Яйцо, чтобы создать зерна, извлеченные из метеорита, упавшего в Австралии.

НАСА/W. Спаркс (STScI)/Р. Сахай

Бывшая Полярная звезда, Альфа Дракона или Тубан, обведена здесь на изображении северного неба.

НАСА

Галактика UGC 2885, прозванная «галактикой Годзиллы», может быть самой большой в локальной вселенной.

НАСА/ЕКА/B. Холверда (Университет Луисвилля)

Родительская галактика недавно обнаруженного повторяющегося быстрого радиовсплеска, полученного с помощью 8-метрового телескопа Gemini-North.

Даниэль Футселар/artsource.nl

Чудеса Вселенной

Си-Эн-Эн
—

Общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая предполагает, что гравитация возникает из-за искривления пространства и времени, уже более 100 лет. И это держится, поскольку исследователи анализируют поведение гравитации в космосе, но, согласно новому исследованию, это не может длиться вечно.

Теория 1915 года была проверена, когда профессор астрономии и физики Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе Андреа Гез и ее команда измерили гравитацию вблизи черной дыры в центре нашей родной галактики, Млечного Пути.

Их исследование было опубликовано в четверг в журнале Science.

«Эйнштейн прав, по крайней мере, на данный момент», — сказал Гез, соавтор исследования, в своем заявлении. «Мы можем абсолютно исключить закон всемирного тяготения Ньютона. Наши наблюдения согласуются с общей теорией относительности Эйнштейна. Однако его теория определенно демонстрирует уязвимость. Она не может полностью объяснить гравитацию внутри черной дыры, и в какой-то момент нам нужно будет выйти за рамки теории Эйнштейна и перейти к более всеобъемлющей теории гравитации, объясняющей, что такое черная дыра».

Лебедь OB2

НАСА

Новые снимки Вселенной в связи с юбилеем обсерватории Чандра

Но на данный момент теория является лучшим описанием того, как работает гравитация, сказал Гез.

Ее команда была одной из двух в мире, наблюдавших полный 16-летний оборот звезды под названием S0-2 вокруг сверхмассивной черной дыры в центре галактики.

Их наблюдения охватывают три измерения. Звезда максимально приблизилась к черной дыре в апреле, мае и сентябре 2018 года, двигаясь со скоростью 16 миллионов миль в час. Спектральные данные, охватывающие длины волн света, дали представление о составе звезды, которое было объединено с измерениями, которые команда собрала за последние 24 года.

Спектральные данные были собраны спектрографом, построенным в университете и собранным в Центре им. В.М. Обсерватория Кека на Гавайях. Это позволило исследователям определить точные измерения движения звезды как одно измерение и объединить их с изображениями и наблюдениями за звездой, сделанными в Кеке.

1m2h сотрудничество/UC Santa Cruz/обсерватории Карнеги

Ученые, возможно, зафиксировали сильное столкновение нейтронной звезды и черной дыры

«Что особенного в S0-2, так это то, что у нас есть его полная орбита в трех измерениях», — сказал Гез. «Вот что дает нам входной билет в тесты общей теории относительности. Мы спросили, как ведет себя гравитация вблизи сверхмассивной черной дыры и дает ли теория Эйнштейна полную картину. Наблюдение за тем, как звезды проходят свою полную орбиту, дает первую возможность проверить фундаментальную физику, используя движения этих звезд».

Телескоп горизонта событий (EHT) — массив из восьми наземных радиотелескопов планетарного масштаба, созданный в результате международного сотрудничества — был разработан для получения изображений черной дыры. Сегодня на скоординированных пресс-конференциях по всему миру исследователи EHT сообщают, что им это удалось, представив первое прямое визуальное свидетельство существования сверхмассивной черной дыры и ее тени. Об этом прорыве было объявлено в серии из шести статей, опубликованных в специальном выпуске The Astrophysical Journal Letters. На изображении видна черная дыра в центре Мессье 87, массивной галактики в соседнем скоплении галактик Девы. Эта черная дыра находится на расстоянии 55 миллионов световых лет от Земли и имеет массу в 6,5 миллиардов раз больше массы Солнца.

Национальный научный фонд

Это первое фото черной дыры

По ее словам, исследователи смогли увидеть, как пространство и время смешались вблизи черной дыры.

«В ньютоновской версии гравитации пространство и время разделены и не смешиваются; при Эйнштейне они полностью смешиваются возле черной дыры», — говорится в заявлении.

Ричард Грин, директор Отделения астрономических наук Национального научного фонда, отметил, что «выполнение измерения такой фундаментальной важности потребовало многих лет терпеливых наблюдений, что стало возможным благодаря современным технологиям. Благодаря своим неустанным усилиям Гез и ее сотрудники добились важного подтверждения идеи Эйнштейна о сильной гравитации».

Из-за удаленности от черной дыры звезда не втягивается в нее.

Художественное представление протопланет, формирующихся вокруг молодой звезды.

С. Даньелло/NRAO/AUI/NSF

Научные теории борются за объяснение Вселенной

cms.cnn.com/_components/paragraph/instances/paragraph_CEB4BEB0-C6F5-4D2D-30BD-2A9A807042E2@published» data-editable=»text» data-component-name=»paragraph»>
Команда отслеживала частицы света, называемые фотонами, которые путешествовали от звезды к Земле более 26 000 лет. Гез и ее команде потребовались годы планирования, чтобы быть готовыми к измерениям фотонов.

«Для нас это интуитивно, это сейчас — но на самом деле это произошло 26 000 лет назад», — сказала она.

Гез изучает более 3000 звезд, вращающихся вокруг черной дыры в центре нашей галактики. В будущем она хочет протестировать больше звезд вблизи черной дыры, в том числе S0-102, у которой короткая орбита — 11,5 лет.