29. mája uplynie sto rokov od prvého experimentálneho dôkazu platnosti Einsteinovej všeobecnej teórie relativity – ohybu svetla v gravitačnom poli.
Prvá predstava o možnosti ovplyvňovať svetlo gravitáciou veľmi hmotných hviezd pochádza od Johna Michella (1724 – 1793). Po prijatí Newtonovej korpuskulárnej teórie svetla usúdil, že gravitácia hviezd môže byť tak silná, že jednotlivé častice svetla sa od hviezdy nedokážu odpútať a hviezda je pri pohľade „tmavá“ (dnes: čierna diera). V prípade Slnka ukázal, že ak by bolo 500x hmotnejšie, stala by sa z neho takáto „temná hviezda“. Na tieto predstavy nadviazal začiatkom XIX. storočia Johann Georg von Soldner (1776 – 1833). V publikácii z r.1804 vypočítal, že hviezda veľkosti a hmotnosti Slnka odkláňa svetelné lúče (vtedy ešte považované za veľmi málo hmotné častice) prechádzajúce tesne popri okraji Slnka o uhol 0,84“.
Stále častejším príklonom odbornej verejnosti k vlnovej teórii svetla však tieto predstavy upadali do zabudnutia a odborníci sa začali o ne zaujímať až v súvislosti s dielom Alberta Einsteina o špeciálnej (1905) a všeobecnej teórii relativity (1915). Už v roku 1911 publikoval Einstein hodnotu pre ohyb svetla v gravitačnom poli Slnka, vychádzajúcu z dilatácie času v intenzívnom slnečnom gravitačnom poli. Hodnota vyšla presne (!) dvakrát vyššia ako Soldnerovi. Bol dokonca obviňovaný z plagiátorstva Soldnerovej práce. Všeobecná teória relativity však potvrdila správnosť Einsteinovho ponímania tohto problému.
V roku 1914 bol Erwin Finlay-Freundlich poverený vedením expedície za úplným zatmením Slnka na poloostrov Krym v Rusku (21. august 1914) s cieľom overiť ohyb svetla vzdialených hviezd, premietajúcich sa počas zatmenia do blízkosti Slnka. Začiatok I. svetovej vojny však premenil nemeckých astronómov na vyzvedačov; všetkých cestou zatkli a väznili. Expedícia bola zmarená. Vhodné podmienky nastali až po skončení vojny.
Pri zatmení Slnka 29. mája 1919 pás totality začínal v Brazílii, prechádzal Atlantickým oceánom a končil v rovníkovej Afrike. Slnko bolo počas zatmenia veľmi blízko skupine jasných hviezd blízko otvorenej hviezdokopy Hyády (κ1 a κ2, u Tau a 72 Tau). Arthur S. Eddington ako tajomník Kráľovskej astronomickej spoločnosti spracoval odborný program expedície a navrhol dve stanovištia: Sobral v Brazílii a ostrov Principe (v súostroví Sao Tome & Principe) blízko brehov rovníkovej Afriky. Eddington sa spolu s Dysonom zúčastnili expedície na Principe, ktorej sa napriek nie ideálnemu počasiu podarilo naexponovať počas zatmenia niekoľko snímok koróny aj s okolitými hviezdami. Obe expedície použili rovnaké objektívy (pôvodne určené na projekt fotografického atlasu oblohy, CdC; ohnisková vzdialenosť 340 cm) s rozlíšením 1 mm = 60“, kde obraz Slnka na platni 13x18 cm mal asi 32 mm. Po porovnaní polôh hviezd v blízkosti Slnka s inou platňou rovnakej oblasti oblohy nasnímanej rovnakým objektívom sa zistilo, že odchýlka je nepriamo úmerná vzdialenosti hviezd od Slnka a pre vzdialenosť presne jedného polomeru Slnka vychádza v súlade s Einsteinovou predpoveďou posun 1,75“ smerom od stredu Slnka (t.j. približne 1/500 slnečného polomeru).
Overovanie Eddingtonovej hodnoty konštanty ohybu svetla hviezd gravitačným poľom Slnka pokračovalo aj v nasledujúcich rokoch. Zo zatmenia Slnka na Sumatre 9. mája 1929 bola určená konštanta na 1,72“ ± 0,13“, zo zatmenia 16.júna 1936 v Rusku a Japonsku na 1,70“ ± 0,40“, zo zatmenia 20. mája 1947 v Brazílii na 2,00 ± 0,40“ a zo zatmenia v Mauretánii 30. júna 1973 na 1,66“ ± 0,18“.
Výskum tohto javu priviedol ďalších vedcov, vrátane Einsteina, k pokračovaniu príbehu ohybu svetla v gravitačnom poli. Poznáme aj oveľa hmotnejšie objekty: hviezdy, galaxie, kvazary či čierne diery, ktoré podobným spôsobom vytvárajú zložité gravitačné šošovkovanie. Moderná technika a prístroje dokážu tieto javy zachytiť a vedci ich dokážu správne interpretovať. Sto rokov po Eddingtonovom dôkaze tak máme dnes mimoriadne rozvinutú ďalšiu novú metódu výskumu Vesmíru.
RNDr. Miroslav Znášik, Krajská hvezdáreň v Žiline
Odkaz na výsledky expedície v angličtine.
|
Sté výročie prvého experimentálneho dôkazu všeobecnej teórie relativity (2019) |