전설적인 물리학자 알버트 아인슈타인은 시대를 앞서간 사상가였습니다. 14년 1879월 일에 태어난 아인슈타인은 왜행성 명왕성이 아직 발견되지 않았고 우주 비행에 대한 아이디어는 먼 꿈이었던 세상에 왔습니다. 당시의 기술적 한계에도 불구하고 아인슈타인은 그의 유명한 일반 상대성 이론 1915년, 100년이 넘는 세월 동안 거듭 확인될 우주의 본질에 대한 예측을 했다.
다음은 10년 전에 아인슈타인이 우주의 본질에 대해 옳았다는 것을 증명한 가지 최근 관찰과 그가 틀렸다는 것을 증명한 것입니다.
아인슈타인의 일반 상대성 이론은 중력을 시공간 왜곡의 결과로 설명합니다. 본질적으로 물체가 더 무거울수록 시공간을 더 많이 왜곡하고 더 작은 물체가 그 위로 떨어지도록 합니다. 이 이론은 또한 빛조차 빠져나갈 수 없을 정도로 시공간을 왜곡시키는 거대한 물체인 블랙홀의 존재를 예측합니다.
EHT(Event Horizon Telescope)를 사용하는 연구원들이 역사상 최초로 블랙홀의 이미지, 그들은 아인슈타인이 몇 가지 매우 특정한 것들, 즉 모든 블랙홀에는 돌아올 수 없는 지점이 있다는 것을 증명했습니다. 중대한 전환점대략 둥글고 블랙홀의 질량을 기준으로 예측 가능한 크기여야 합니다. EHT가 얻은 블랙홀의 혁명적인 이미지는 이 예측이 절대적으로 옳았다는 것을 보여주었습니다.
천문학자들은 지구에서 800억 광년 떨어진 블랙홀 근처에서 X선 복사의 이상한 패턴을 발견했을 때 아인슈타인의 블랙홀 이론이 옳다는 것을 다시 한 번 증명했습니다.
블랙홀 앞에서 타오르는 예상되는 X선 외에도 팀은 블랙홀 뒤에서 방출되지만 블랙홀이 우주를 휘게 하기 때문에 여전히 지구에서 볼 수 있는 X선 빛의 예측된 "빛나는 반향"을 발견했습니다. 그 자체로 시간.
아인슈타인의 상대성 이론은 또한 중력파라고 하는 시공간 구조의 거대한 물결을 설명합니다. 이 파동은 블랙홀과 중성자 별과 같이 우주에서 가장 무거운 물체의 병합으로 인해 발생합니다.
LIGO(Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory)라는 특수 탐지기를 사용하여 물리학자들은 2015년에 중력파의 존재를 확인했고 그 후 몇 년 동안 수십 개의 다른 중력파 사례를 발견하여 다시 한 번 아인슈타인이 옳았다는 것을 증명했습니다.
중력파를 연구하면 중력파를 방출하는 거대하고 먼 물체의 비밀을 밝힐 수 있습니다.
물리학자들은 2022년 천천히 충돌하는 한 쌍의 쌍성 블랙홀이 방출하는 중력파를 연구함으로써 아인슈타인이 예측한 대로 거대한 물체가 서로 접근함에 따라 궤도에서 진동(또는 세차)하는 것을 확인했습니다.
과학자들은 27년 동안 초거대질량 블랙홀 주위를 공전하는 별을 연구함으로써 아인슈타인의 세차 이론이 실제로 작용하는 것을 다시 한 번 목격했습니다.
블랙홀 주위를 두 번 완전히 돌고 나면 별은 고정된 타원 궤도를 따라 움직이지 않고 로제트 형태로 앞으로 "춤추기" 시작했습니다. 이 움직임은 매우 작은 물체가 비교적 거대한 물체 주위를 회전해야 한다는 아인슈타인의 예측을 확인했습니다.
블랙홀은 주변의 시공간을 왜곡할 뿐만 아니라 죽은 별의 초고밀도 껍질도 왜곡할 수 있습니다. 2020년, 물리학자들은 지난 20년 동안 중성자별이 어떻게 백색 왜성(붕괴된 죽은 별의 두 가지 유형)을 공전했는지 연구하고 두 물체가 서로 공전하는 방식에서 장기간의 드리프트를 발견했습니다.
연구원들에 따르면, 이 드리프트는 아마도 프레임을 드래그하여, 본질적으로 백색 왜성은 시간이 지남에 따라 중성자 별의 궤도를 약간 변경하기에 충분한 시공간을 늘 렸습니다. 이것은 다시 아인슈타인의 상대성 이론의 예측을 확인시켜줍니다.
아인슈타인에 따르면 물체가 충분히 무거우면 물체 뒤에서 방출되는 먼 거리의 빛이 (지구에서 볼 때) 확대되어 보이는 방식으로 시공간을 왜곡해야 합니다.
이 효과는 중력렌즈 깊은 우주의 물체를 확대하는 데 널리 사용됩니다. 제임스 웹 우주망원경의 첫 딥필드 이미지는 4,6억 광년 떨어진 은하단의 중력 렌즈 효과를 이용해 13억 광년 이상 떨어진 은하에서 나오는 빛을 크게 확대한 것으로 알려져 있다.
중력 렌즈 현상의 한 형태는 너무 밝아서 물리학자들은 아인슈타인의 이름을 따서 명명하지 않을 수 없었습니다. 멀리 있는 물체의 빛이 전경에 있는 거대한 물체 주변의 완벽한 후광으로 확대될 때 과학자들은 이것을 "아인슈타인 고리"라고 부릅니다.
이 놀라운 물체는 우주 전체에 존재하며 천문학자와 아마추어 과학자 모두가 사진을 찍었습니다.
빛이 우주를 여행할 때 그 파장은 다음과 같은 여러 가지 방식으로 이동하고 늘어납니다. 적색편이. 가장 유명한 유형의 적색편이는 우주의 팽창과 관련이 있습니다(아인슈타인은 그의 다른 방정식에서 이러한 명백한 팽창을 설명하기 위해 우주 상수라는 숫자를 제안했습니다).
그러나 아인슈타인은 은하와 같은 무거운 물체에 의해 생성된 시공간 함몰로 인해 빛이 에너지를 잃을 때 발생하는 일종의 "중력 적색편이"도 예측했습니다. 2011년 수십만 개의 먼 은하에서 나오는 빛에 대한 연구는 아인슈타인이 예측한 것처럼 중력적 적색편이가 존재한다는 것을 증명했습니다.
아인슈타인의 이론은 양자 영역에서도 마찬가지인 것 같습니다. 상대성 이론은 진공 상태에서 빛의 속도가 일정하다고 가정합니다. 즉, 공간은 모든 면에서 동일하게 보여야 합니다. 2015년 연구원들은 원자핵 주위에서 서로 다른 방향으로 움직이는 두 전자의 에너지를 측정했을 때 이 효과가 가장 작은 규모에서도 유효하다는 것을 증명했습니다.
전자 사이의 에너지 차이는 이동 방향에 관계없이 일정하게 유지되어 아인슈타인 이론의 이 부분을 확인했습니다.
양자 얽힘이라는 현상에서 얽힌 입자는 광속보다 빠른 광대한 거리에서 서로 통신할 수 있으며 측정된 후에야 거주할 상태를 "선택"할 수 있습니다. 아인슈타인은 이 현상을 "원거리에서의 끔찍한 효과"라고 부르며 싫어했고 어떤 효과도 빛보다 빠르게 이동할 수 없으며 물체는 우리가 측정하든 안하든 상태를 가지고 있다고 주장했습니다.
그러나 전 세계 수백만 개의 얽힌 입자를 측정한 대규모 글로벌 실험에서 연구자들은 입자가 측정된 순간에만 상태를 선택하는 것으로 나타났고 이전에는 그렇지 않은 것으로 나타났습니다.
공동 저자는 "우리는 아인슈타인의 세계관 ... 관찰 여부에 관계없이 사물에 속성이 있고 어떤 효과도 빛보다 빠르게 이동하지 않는다는 사실이 사실일 수 없음을 보여주었습니다. 이러한 것 중 적어도 하나는 거짓이어야 합니다."라고 공동 저자는 말했습니다. 2018년 Live Science 잡지와의 인터뷰에서 스페인 광자 과학 연구소의 양자 광학 교수인 Morgan Mitchell의 연구.
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