(Preko) 100 godina Opšte teorije relativiteta - dokazi teorije

Jedan od efekata gravitacije koju predviđa Einstein u OTR je to da gravitacija savija svjetlost - fenomen gravitational lensing/gravitacijske leće. Svemir je zakrivljen, jer masa objekata u svemiru djeluje tako da zakrivljuje prostorno-vremenski kontinuum.

Albert Einstein, Image: Jelena Kalinić Any unauthorized copying and reproduction is strictly prohibited

Gravitaciono polje masivnog objekta se proteže daleko od tog objekta i čini čudne stvari - primjerice, da se svjetlost savija kako prolazi pored tog objekta i prelama na drugu stranu. Što je objekat masivniji, to se i svjetlost više savija - kao da koristite leće od debljeg stakla, od gušćeg materijala.

Gravitational Lensing, Image: NASA

Ovo se događa na svim skalama - od galaksija, sazviježđa, pa sve to čovjeka - da, i masa vašeg tijela zakrivljuje svjetlost, mada je efekat tako mali da se ni ne može izmjeriti. Međutim, kada je u pitanju zakrivljenje svjetlosti na velikim objektima, stvari su vrlo očigledne - kombinovana masa hiljada galaksija i njihova tamna materija žestoko zakrivljuju svjetlost koja dolazi do njih sa nekog dalekog objekta.  To može izgledati ovako:

I
Image Credit: NASA, ESA, K. Sharon (Tel Aviv University) and E. Ofek (Caltech) 

Multipla slika galaksije i kvazara,efekat gravitacijskih leća  Hubble Image 

Na ovoj slici vidimo nekoliko svijetlećih objekata i bez poznavanja efekta gravitacijskih leća zaključili bismo da je u pitanju više galaksija i kvazara. Međutim, vidi se zapravo nekoliko odbljesaka jedne te iste galeksije i jednog te istog kvazara.

Jedan od lijepih  primjera ovog fenomena jeste tzv. Einsteinov krst:

Izvor: Wikipedia

Postoji i Einsteinov prsten - kada gravitacija tako zakrivljuje svjetlost sa udaljenog izvora, tako da se promatraču sa Zemlje čini kao savršen prsten:

 

Einstein-Chwolson prsten ili Chwolson prsten, stvara se kada svjetlost iz galaksije ili  sa zvijezde prolazi pored masivnog objekta na putu do Zemlje. Zbog fenomena gravitacijskih leća, svjetlost se preusmjerava, i čini se da dolazi sa različitih mjesta.

Astronomi koji koriste NASA/ESA svemirski teleskop Hubble snimili su u decembru 2020. upečatljivu fotografiju GAL-CLUS-022058-38303, najvećeg i jednog od najcjelovitijih Einsteinovih prstenova poznatih u svemiru. GAL-CLUS-022058-38303, smješten je u južnom sazviježđu Fornax. Nadimak Rastopljeni prsten (Molten Ring) aludira na njegov izgled i ime sazviježđa ("Fornax" znači Peć), a ovaj spektakularni objekt je rezultat gravitacijskih leća usljed djelovanja eliptične galaksije udaljene 4 milijarde svjetlosnih godina. Radi se o svjetlosti s jedne galaksije, koju distorzira gravitacija druge galaksije.

Molten ring, Image credit: NASA / ESA / Hubble / Saurabh Jha, Rutgers the State University of New Jersey / L. Shatz.

Čak je i čuveni "svemirski smiley" posljedica efekta gravitacijskih leća:

Image: spacetelescope.org

Astronomima ovaj fenomen služi kao neka vrsta prirodnih leća, ali i da bi mogli procijeniti količinu tamne materije objekta preko distorzije koju ona izaziva.

Newtonova teorija gravitacije ne može objasniti fenomene poput gravitacijskih leća. Odnosno, nešto bi i moglo biti, ali kada bi fotoni imali masu, a moderna fizika je stanovišta da fotoni nemaju masu.

Zapravo, pošto Einsteinova OTR govori o zakrivljenosti svemira koju izaziva masa i to izaziva onu vrstu kretanja koje mi, iz perspektive našeg mikrokosmosa i malih skala (Newtonova mehanika važi za male skale, nemojmo sad odmah odbacivati Newtona) pripisujemo gravitaciji ("slobodni pad"), to svemir prema OTR izgleda zakrivljen, a putanje objekata su prave. U Newtonovom svijetu, planete imaju zakrivljene putanje u ravnom svemiru, a u Einsteinovom planete imaju ravne putanje u zakrivljenom prostorno-vremenskom kontinuumu. 

Mi nemamo i ne možemo imati pravu sliku svemira. Kada bismo mogli vidjeti svemir onakvim kakvim jeste, vjerovatno bismo poludjeli. A pošto smo tako ograničeni da ne možemo percipirati Kosmos, mi se lijepo zabavljamo zagorčavajući život jedni drugima, u ksenofobiji, gluposti i površnosti.

Kosmički cvijet i gravitacioni talasi su također dokazi Opšte teorije relativiteta.

.