Teorija relativnosti običajno zajema dve medsebojno povezani teoriji Alberta Einsteina: posebno relativnost, objavljeno leta 1905, in splošno relativnost, objavljeno leta 1915. Posebna teorija relativnosti velja za vse fizikalne pojave v odsotnosti gravitacije. Splošna teorija relativnosti pojasnjuje zakon gravitacije in njegov odnos do drugih naravnih sil.

Teorijo relativnosti je razvil Albert Einstein v zgodnjih 1900-ih zaradi njegove nezmožnosti razložiti nekatera opažanja klasične fizike. Ima dve komponenti, posebno relativnost in splošno relativnost.

Posebna teorija relativnosti temelji na ključnih konceptih konstantne svetlobne hitrosti in da bi se fizični pojavi morali vsem opazovalcem zditi enaki in veljati za vse fizikalne pojave brez pomembne gravitacije. Splošna teorija relativnosti je ideja, da sta prostor in čas dve plati prostor-časa in da je tisto, kar imenujemo gravitacija, upogibanje prostor-časa.

Znanstveniki, ki preučujejo vesolje, imajo najljubšo filozofijo, znano kot “merljivo načelo”, ki povzema, da na Zemlji, Soncu ali Zemlji ni nič posebnega. galaksija galaksijo v primerjavi s preostalim vesoljem.

Zdaj nova raziskava Univerze v Koloradu v Boulderju (CU Boulder) dodaja še en dokaz merljivi snovi: galaksije v povprečju mirujejo glede na zgodnje vesolje. Profesor astrofizike CU Boulder Jeremy Darling je to novo kozmološko odkritje objavil 26. maja 2022 v reviji Science. pisma astrofizičnega časopisa,

Ta slika, ustvarjena z združevanjem fotografij od septembra 2003 do januarja 2004, ki jih je posnel NASA/ESA vesoljski teleskop Hubble, prikazuje skoraj 10.000 galaksij v najgloblji vidni svetlobni sliki vesolja, ki obsega milijarde svetlobnih let. Zasluge: NASA, ESA, S. Z dovoljenjem Beckwitha (STScI), ekipe HUDF

“Ta raziskava nam pove, da imamo čudno gibanje, vendar je to čudno gibanje skladno s tem, kar vemo o vesolju – tukaj se ne dogaja nič posebnega,” je dejal Darling. “Nismo posebni kot galaksija ali kot opazovalec.”

Pred približno 35 leti so raziskovalci odkrili kozmično mikrovalovno ozadje, ki je elektromagnetno sevanje, ki je ostalo od nastanka vesolja. veliki pok, Kozmično mikrovalovno ozadje se zdi toplejše v smeri našega gibanja in hladnejše stran od smeri našega gibanja.

Iz te svetlosti zgodnjega vesolja lahko znanstveniki sklepajo, da se Sonce in Zemlja, ki krožita okoli njega, vrtita v določeni smeri z določeno hitrostjo. Raziskovalci so ugotovili, da je naša ocenjena hitrost delček odstotka svetlobne hitrosti – majhna, vendar ne nič.

Profesor astrofizike Jeremy Darling preučuje evolucijo galaksij, ogromne črne luknje, nastanek zvezd in kozmologijo. kredit: Univerza v Koloradu v Boulderju

Znanstveniki lahko neodvisno preverijo ta sklep, tako da štejejo galaksije kot vidne z Zemlje ali seštejejo njihovo svetlost. Lahko so predvsem zahvaljujoč posebni teoriji relativnosti Alberta Einsteina iz leta 1905, ki opisuje, kako gibanje vpliva na čas in prostor. V tej aplikaciji bi moral človek na Zemlji, ki gleda v eno smer po vesolju – v isto smer, v kateri se gibljeta Sonce in Zemlja – videti galaksije, ki so svetlejše, modrejše in bolj osredotočene. Podobno, če pogledamo v drugo smer, bi morali videti galaksije, ki so temnejše, rdeče in bolj oddaljene.

Toda medtem ko so raziskovalci v zadnjih letih poskušali prešteti galaksije – postopek, ki ga je težko narediti natančno – so prišli do številk, ki kažejo, da se Sonce premika veliko hitreje, kot so mislili prej. , kar je v nasprotju s standardno kozmologijo.

“Težko je prešteti galaksije po nebu – običajno se zataknete s poloblom ali manj,” je dejal Darling. “Povrh tega pa naša lastna galaksija ovira. V njej je prah, zaradi katerega boste našli manj galaksij in bodo videti bolj zatemnjene, ko se boste približali naši galaksiji.”

Darlinga je ta kozmološka uganka navdušila in zmedla, zato se je odločil, da jo razišče sam. Vedel je tudi, da sta nedavno objavljeni dve raziskavi, ki bi lahko pripomogli k izboljšanju Natančnost Galaksijski izračuni in hitrosti osvetljujejo skrivnost: ena se v Novi Mehiki imenuje zelo velika množica neba (VLASS), druga pa se v Avstraliji imenuje Rapid Australian Square Kilometer Array Continuum Survey (RACS).

Skupaj so te raziskave Darlingu omogočile, da je preučil celotno nebo tako, da je združil poglede na severno in južno poloblo. Pomembno je, da so nove raziskave uporabljale tudi radijske valove, s čimer je bilo lažje “videti” skozi prah galaksije in izboljšati pogled na vesolje.

Ko je Darling analiziral raziskave, je ugotovil, da sta število galaksij in njihova svetlost blizu hitrosti, ki so jo raziskovalci predhodno ocenili iz kozmičnega mikrovalovnega ozadja.

“Najdemo svetlo smer in zatemnjeno smer – najdemo smer, kjer je več galaksij, in smer, kjer je manj galaksij,” je dejal. “Velika razlika je v tem, da je skladno z zgodnjim vesoljem iz kozmičnega mikrovalovnega ozadja in je njegovo gibanje pravilno. Naša kozmologija je v redu.”

Ker se Darlingove ugotovitve razlikujejo od prejšnjih rezultatov, bo njegov prispevek verjetno spodbudil različne nadaljnje študije, ki bodo potrdile ali izpodbijale njegove rezultate.

Toda poleg napredka na področju kozmologije so ugotovitve odličen primer Einsteinove teorije posebne relativnosti v resničnem svetu – in kažejo, kako raziskovalci to teorijo še vedno udejanjajo v praksi, prvič s strani priznanega fizika. Več kot 100 let potem ko je bilo predlagano.

“Všeč mi je ideja, da nam je Einstein že davno povedal, da je to osnovno načelo nekaj, kar lahko opazujete,” je dejal Darling. “To je res zmedena stvar, ki se sliši precej čudno, a če greš ven in prešteješ galaksije, lahko vidiš ta čeden učinek. Ni tako skrivnosten ali čuden, kot si morda misliš.”

Referenca: “Vesolje je svetlejše v smeri našega gibanja: število galaksij in tokovi ustrezajo dipolu CMB”, Jeremy Darling, 26. maj 2022, pisma astrofizičnega časopisa,
DOI: 10.3847/2041-8213/ac6f08