• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Förmörkelser gör solens gravitationsljusböjning synlig
    En bild av GAL-CLUS-022058s — den största och en av de mest kompletta Einstein-ringarna som någonsin upptäckts. Kredit:ESA/Hubble &NASA, S. Jha

    Under nattliknande förhållanden som skapas under hela en solförmörkelse, som den 8 april, är planeter och stjärnor synliga. Venus och Jupiter, som omger solen, kommer att märkas mycket, medan Merkurius kommer att vara ganska svag.



    Det kommer inte att finnas några ljusa stjärnor nära solen under denna förmörkelse, men otroligt nog kommer mörka stjärnor nära den att verka förskjutna med en liten mängd på grund av dess gravitation. Denna förskjutning, och Merkurius rörelse, var de tidigaste bevisen i början av 1900-talet som bekräftade Einsteins nya gravitationsteori. Dessa observationer ledde också direkt till förutsägelsen av svarta hål.

    Med den fantastiska kraften hos moderna teleskop har våra "bästa" astronomiwebbplatser rikliga bevis på att gravitationen böjer ljuset och fungerar som en lins. Om inriktningen av ett bakgrundsobjekt med en gravitationslins är nästan perfekt, visas en "Einstein-ring" av ljus som en gloria runt den.

    Böjljus

    De tidigaste moderna studierna av ljus publicerades av Sir Isaac Newton i början av 1700-talet. Trots att några av hans upptäckter nu är starka bevis för att ljus är vågor, drog han då slutsatsen att ljus var gjord av partiklar och verkligen skulle påverkas av gravitationen.

    Den franske matematikern Pierre-Simon Laplace föreslog till och med 1795 att gravitationen kunde vara tillräckligt stark för att dra in ljus i en kropp, ett tidigt koncept av svarta hål. Men i slutet av 1800-talet förkastades Newtons idéer om ljus, och det ansågs vara vågor och därmed opåverkat av gravitationen.

    Vi vet nu att ljus har två aspekter, vågor och partiklar kombinerade, men det krävdes Einsteins geni för att inse att detta inte ens spelar någon roll:det var vår förståelse av gravitationen som behövde förändras, och han föreslog den allmänna relativitetsteorin.

    En graf som visar solens böjning av stjärnljuset som observerats i Australien under en förmörkelse 1922. Pilarna är i en skala cirka 2 500 gånger större än cirkeln som representerar solen; den lilla effekten gör att de ser längre bort från solen än de faktiskt är. Kredit:W. W. Campbell och R. J. Trumpler/Lick Observatory Bulletin

    Även om den publicerades i full form 1915, förutspådde Einstein redan 1911 att ljuset skulle böjas av gravitationen. Einsteins fullständiga teori löste omedelbart ett långvarigt problem att Merkurius position inte stämde överens med de förutsägelser som gjordes med hjälp av Newtons gravitationsteori, en stor triumf.

    Att observera ljusets böjning verkade vara ett bra andra test av det revolutionerande nya gravitationsbegreppet som "krökt rumtid", men bara solen, cirka 330 000 gånger mer massiv än jorden, var stark nog att böja ljuset något. Eftersom ljuskällan skulle vara stjärnor, kunde effekten endast observeras under en förmörkelse när de kunde ses nära solen.

    Effekten är mycket liten, mindre än en tusendel av den vinkel som solens eller månens skiva gör på himlen.

    Ny utrustning, nya observationer

    Astronomer började dra massor av utrustning, inklusive teleskop upp till fem meter långa, för att förmörka banor för att göra högprecisionsmätningar. Stjärnorna där förmörkelsen skulle inträffa måste fotograferas månader i förväg på natten och sedan fotograferas med samma stora teleskop under förmörkelsen.

    Den noterade engelske astronomen, Sir Arthur Eddington, gjorde de första avgörande observationerna 1919 från observationsplatser i Sydamerika och Afrika. Denna lilla effekt är omärklig för tillfälliga tittare av en förmörkelse men hade stora konsekvenser, vilket resulterade i det helt andra studieområdet för att klassificera stjärnor.

    Det märktes 1910 att det fanns en märklig stjärna som heter 40 Eridani som var mycket svagare än den borde ha varit, med tanke på dess höga temperatur. Det verkade som vissa stjärnor kunde ha ungefär samma massa som solen, men bara vara lika stora som en planet.

    Skytten A*, det svarta hålet i mitten av Vintergatans galax, är cirka 5 miljoner gånger så massiv som solen. Kredit:EHT Collaboration

    Dessa döptes snart till "vita dvärgar" och 1930 upptäckte den unge indiske astrofysikern Subrahmanyan Chandrasekhar att de måste vara mindre än ungefär en och en halv gånger solens massa, annars skulle de kollapsa. Upptäckten av neutronen 1932 ledde till idén om neutronstjärnor, mer kompakta än vita dvärgar, men även de har en massagräns.

    1939 moderniserade Robert Oppenheimer och hans kollegor Laplace-idén om kollaps till svarta hål med hjälp av Einsteins teori, men det året bröt kriget ut och avledde hans uppmärksamhet.

    Svarta hål verkade av lite intresse och ännu mindre verklighet tills ämnet återupplivades 1968 av fysikern John Wheeler, som hade vissa problem med att publicera namnet "svart hål" eftersom det ansågs riskabelt.

    Snart hittades några binära stjärnor som verkade ha väldigt massiva osynliga följeslagare. Man insåg också att de gåtfulla och mycket avlägsna kvasarerna kunde förklaras med hjälp av svarta hål. Det verkar nu som att de flesta stora galaxer, inklusive vår, har svarta hål i centrum.

    Böjkraft

    För några år sedan avbildade Event Horizon Telescope-konsortiet av radioteleskop vår galaxs svarta hål, som böjer ljus och radiovågor på ett karakteristiskt sätt så att dess centrala område ser mörkt ut. Även om svarta hål har den mest böjande kraften, böjer massa tätorter i rymden – inklusive mystisk mörk materia – också ljus. Eftersom ljuset från de avlägsna föremålen de förstorar för oss tog lång tid att komma hit, började det sin resa när universum var ungt. Detta gör att vi kan se bakåt i tiden.

    Under solförmörkelsen den 8 april kan andra stjärnor vara synliga, men utan att ha observerat och mätt sina positioner tidigare kanske tittarna inte kan se att de inte är där de borde vara. Men det är ett bra tillfälle att komma ihåg att vägen till svarta hål började för ungefär ett sekel sedan, med det svagt synliga Merkurius – och stjärnljuset böjt av solen.

    Tillhandahålls av The Conversation

    Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.




    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com