Astronom Kajlaš Sahu z Baltimoru si před pár lety všiml jedné zajímavé vědecké příležitosti. Při pohledu na výsledky katalogizování hvězd mu neušlo, že bílý trpaslík Stein 2051 B se v roce 2014 dostane do velmi zajímavé pozice.
Tato vyhořelá hvězda, která už spálila všechno palivo, jež dokáže při své velikosti využít(Slunce se stane nakonec bílým trpaslíkem), leží poměrně blízk Země - „jen“ 17 světelných let - a patří tedy k rychlejším objektům na naší obloze. Sahu si všiml, že v roce 2014 má přecházet přes jinou velmi vzdálenou hvězdou, která je od nás zhruba pět tisíc světelných let. Což by podle Einsteinovy teorie relativity mělo znamenat, že se světlo této vzdálené hvězdy v gravitačním poli bílého trpaslíka ohne - a vzdálená hvězda z pohledu pozemského pozorovatele změní svou pozici.
Jde o jev tzv. gravitační čočky, který je astronomům už dobře známý. V roce 1919 britští astronomové tento jev pozorovali při zatmění Slunce, a podali tak jeden z prvních důkazů o platnosti obecné teorie relativity. V podstatě měřili, jak hvězdy na daném místě oblohy na pohled změní svou polohu, když se v jejich těsné blízkosti bude nacházet Slunce - a zjistili, že proti normálu se velmi mírně posunuly (zhruba o cca 1,8" úhlové vteřiny, plus mínus několik setin vteřiny).
Efekt gravitační čočky na schématickém obrázku. Červené linky a kruh zobrazují, jaký bychom měli ze Země výhled, kdyby se světlo vlivem gravitace neohýbalo. Ve skutečnosti se ovšem přes objekt uprostřed světlo ohne a poskytne nám pohled, který bychom jinak mít neměli.
Naměřená hodnota velmi dobře odpovídala Einsteinovým předpovědím a byla výrazně (dvakrát) větší než předpověď učiněná na základě Newtonovy gravitační teorie. Byl to jeden z prvních skutečně dobře doložitelných případů, kdy se neintuitivní nová teorie ukázala být lepší a přesnější. (Ještě lepší byla změna směru velké poloosy Merkura (tzv. stáčení perhelia), kterou Newtonova teorie dokázala vysvětlit jenom částečně.) Od té doby „gravitační čočku“ zaznamenali - a někdy přímo využili k pozorování vzdálenějších objektů - astronomové mnohokrát, obvykle ovšem u mnohem hmotnějších objektů, například galaxií.
I když tedy Sahu a spol. nepřišli s úplně revolučním nápadem, podařilo se jim vysoutěžit si na Hubbleově teleskopu dostatek času (o možnost pozorovat pomocí „Hubbla“ může požádat prakticky každý, když přijde s návrhem). Mezi lety 2013 a 2015 tak tým mohl uskutečnit osm pozorování, která ukazují, že hvězda v pozadí zdánlivě mění svou pozici, když bílý trpaslík Stein 2051 B přechází v její blízkosti. (Tady si dovolíme malou promluvu bokem: Stein 2051 B je vlastně součástí binárního systému s jasnější hvězdou Stein 2051 A, ale ta v celém tomto případě není vůbec důležitá - její gravitace na světlo procházející v blízkosti „béčka“ žádný vliv nemá, na to je to vzdálenost příliš veliká.)
Posuny jsou samozřejmě velmi malé, jen dvě úhlové milivteřiny. NASA přispěchala s analogií, podle které jde vlastně o stejně malou změnu, jako byste na dva tisíce kilometrů pozorovali mravence přelézt z jedné strany mince na druhou. Stein 2051 B totiž není nijak hmotný objekt - po dosazení výsledků měření do rovnice se ukazuje, že má hmotnost cca dvou třetin Slunce.
Přestože hezké pozorování vyšlo ve slovutném časopise Science (dostupný odsud), rozhodně neznamená žádný astronomický převrat. Snad poslouží alespoň jako připomenutí blížícího se stoletého výročí pozorování během zatmění z roku 1919, které bylo na svou dobu opravdu velkým technickým a vědeckým úspěchem.
Tři ukázky efektu gravitačních čoček v praxi. Popisky k jednotlivým obrázkům si můžete přečíst po rozkliknutí.
Samozřejmě také platí, že stávájící teorie je nutné stále kontrolovat - podle převládajícího pohledu na vědu je totiž nikdy nelze považovat za prokázané, ale vždy vlastně jen „nevyvrácené“. A tak se třeba v posledních téměř dvaceti letech provádělo měření pohybu hvězd kolem supermasivní černé díry v jádru naší Mléčné dráhy (práce zde) v naději, že by možná mohlo odhalit nějakou „chybu“ v předpovědích vytvořených pro jejich pohyb podle Einsteinovy obecné teorie relativity. Výsledek, který byl zveřejněný letos na začátku června, byl negativní pro „novou fyziku“ a pozitivní pro Einsteinovu sto let starou hypotézu. Ale jednou se snad konečně nějaká „chyba“ najde - a to bude pokrok.
Hubbleův teleskop zkoumá hlubiny vesmíru už 27 let:
13. června 2017 |
Informace: V článku jsme původně chybně uváděli, že pozorování zatmění v roce 1919 ověřilo speciální teorii relativity. Speciální teorie relativity se však gravitací nezabývá - popisuje zvláštní případ, kdy lze vliv gravitace zanedbat. Proto ani nemůže předpovídat vliv gravitace Slunce na světlo. Výsledky britské expedice z roku 1919 byly ve skutečnosti ve shodě s obecnou teorií relativity.
