Mai 27, 2024

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Warum kann eine Sonnenfinsternis die Wahrheit von Albert Einsteins Theorie beweisen?

Warum kann eine Sonnenfinsternis die Wahrheit von Albert Einsteins Theorie beweisen?
Dieses Astronomie-Abenteuer konzentriert sich auf die Aufnahme von Bildern von Sternen in der Nähe der Sonne während eines Himmelsereignisses, das im Jahr 2024 stattfinden wird (Cesar Rodriguez/The Washington Post).

Drei Stunden vorher Eine totale Sonnenfinsternis der ErdeAm Himmel waren nur vereinzelte Wolken zu sehen. „Es ist großartig“, sagte er. Toby DittrichProfessor für Physik Portland Community College.

Für ihn geht es bei der Sonnenfinsternis nicht nur um die Bilder der verborgenen Sonne, obwohl das für die Millionen von Zuschauern ausreicht, die sich auf ihrem Weg von Mazatlán, Mexiko, nach Kanada versammeln werden. Ihr Ziel ist es, Himmelsphänomene zu nutzen, um unser Universum wie nie zuvor zu verstehen.

Dittrich und ein Team von Studenten planen, eines der berühmtesten astronomischen Experimente der Geschichte durchzuführen. Beweis der allgemeinen Relativitätstheorie von Albert Einstein. Das Experiment demonstrierte, wie unsere massereiche Sonne das Sternenlicht um sich herum beugt und bewies, dass die Raumzeit gekrümmt und nicht flach sein muss, wie Isaac Newton vorhergesagt hatte.

Da dies jedoch 1919 mit rudimentärer Ausrüstung durchgeführt wurde, führten die Wissenschaftler nur eine begrenzte Anzahl nachfolgender Experimente durch. Dietrich Ich war nicht zufrieden. „Niemand glaubt aufgrund theoretischer Berechnungen wirklich, dass Einsteins Theorie nicht wahr ist“, sagte er. „Jedoch Niemand hat es zufriedenstellend bewiesen“.

Es kann mehr als 200.000 Sterne erfassen und liefert beispiellose Daten über die „verbotene Zone“ (Cesar Rodriguez/The Washington Post).

Anstatt also zu Beobachtungspunkten wie Mazatlán oder Austin zu fahren, reisten Dittrich und andere Physikprofessoren, Amateurastronomen und Studenten mehr als 3.000 Kilometer in die Außenbezirke der Kleinstadt El Salto in Durango. – Zentralmexiko.

Dieses abgelegene Gebiet liegt in der Mitte des Schattens Finsternis, was insgesamt 4 Minuten und 30 Sekunden ergibt, die maximale Zeit, die während dieser Sonnenfinsternis erlebt wurde. Es kann auch beispiellose Daten liefern, die das mathematische Modell von eindeutig bestätigen Einstein.

2024 Reise des Experiments Dietrich Es begann vor einem Jahrhundert. A Einstein Der 36-Jährige, der noch keinen Starruhm erlangt hatte, veröffentlichte 1915 eine neue Idee über die Funktionen der Schwerkraft.

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vorher, Newton Es wurde vorgeschlagen, dass die Schwerkraft auf einer flachen, gleichmäßigen Oberfläche auftritt. Aber im Universum EinsteinRaum und Zeit (die untrennbar miteinander verbunden sind) werden durch Materie gebogen, gedrückt, gezogen, gedehnt und verzerrt. „Wenn man ganz nah an gewaltigen Dingen ist, Die Dinge werden seltsam„, er erwähnt Daniel Porrero EcheverriAm Professor für Physik Willamette University in Salem, OregonSie reisten auch Springen.

Einstein veröffentlichte seine revolutionäre Gravitationstheorie 105 Jahre vor der Sonnenfinsternis von Dittrich (Cesar Rodriguez/The Washington Post).

Einstein Er führte Berechnungen durch, um seine Theorie zu beweisen, aber eine Möglichkeit, sie in der realen Welt zu messen, besteht darin, die Position von Sternen in der Nähe der Sonne aufzuzeichnen, wenn diese weit entfernt ist, und sie mit der Position zu vergleichen, wenn sie weit entfernt ist. Allerdings ist es schwierig, tagsüber Bilder von Sternen zu machen, denn wenn die Sonne sie nicht auswäscht, Totale Sonnenfinsternis Durch die Blockierung der Sonnenoberfläche können Wissenschaftler Details an ihrem äußeren Rand erkennen.

Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie sagt voraus, dass eine massereiche Sonne das Licht umgebender Sterne doppelt so stark beugen wird wie Newtons Theorie, die zu klein ist, um vom menschlichen Auge erkannt zu werden, aber durch Teleskope sichtbar ist.

Britische Astronomen betreten die Bühne Sir Arthur Eddington Y Frank Tyson. 1919 trugen sie ihre Werkzeuge Großbritannien nach Norden Brasilien Y Westafrika Messen Sie jeweils das Sternenlicht Totale Sonnenfinsternis. Sie fingen insgesamt 14 Sterne ein, die die vorhergesagte Lichtabweichung zeigten Einstein, obwohl die Fehlerquote groß ist. Sie haben es jedoch angekündigt Einstein Nun, das brachte den Physiker zu dem Mainstream-Berühmtheitsstatus, den wir heute kennen. „Einsteins Theorie gewinnt„, er schrieb Die New York Times auf seinem Cover.

Es ist eine Sonnenfinsternis Dietrich, Borrero Echeveria Und eine Handvoll Studenten und Fakultätsforscher bereiteten sich darauf vor, das Experiment zu wiederholen Eddington 1919 mit beispielloser Detailgenauigkeit, den besten bodengestützten Teleskopen und Tausenden von Bildern des Himmels. Sie wollen insbesondere Sterne vermessen, die sich sehr nahe am Rand der Sonne befinden, der „verbotenen Zone“, wo das helle Licht der Sonne sie oft verdeckt.

Trotz technologischer Fortschritte, die präzise Messungen dieses Phänomens ermöglichen, hat noch niemand detaillierte Bilder der sogenannten „verbotenen Zone“ in der Nähe der Sonne aufgenommen (Cesar Rodriguez/The Washington Post).

Dies ist kein einfacher Test. Im Laufe der Jahre haben mehrere Forschungsgruppen versucht, es zu reproduzieren, aber eine scheiterte, weil sie zu große Fehlermargen aufwies oder nicht genügend Daten erfasste.

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Dietrich und sein physischer Begleiter Richard Perry Sie haben es im August 2017 versucht, aber es hat nicht geklappt Dietrich wirklich zeigen. Obwohl der Datensatz gut war, war die Kalibrierung ihrer Teleskope fehlerhaft. Ihre Fehlerquote war 50 % höher als beim ursprünglichen Experiment. Eddington. Er versuchte, das Experiment während einer totalen Sonnenfinsternis zu wiederholen Chile Dezember 2020, aber Regen und Wolken sind da.

Aufgaben dafür Satellit Und das Röntgenteleskope In den letzten Jahrzehnten wurden sehr genaue Messungen der Sternlichtkurve durchgeführt, aber keines dieser teuren Projekte bildet Sterne in der wünschenswerten Sperrzone ab. Dietrich.

Dem bisher vielversprechendsten Eddington-Experiment des Physikers und Amateurastronomen Don Bruns gelang es, während der Sonnenfinsternis 2017 40 Sterne in der verbotenen Zone einzufangen.

Instrumente aus dem Jahr 1919 stehen im Gegensatz zur aktuellen Technologie der Forscher (Cesar Rodriguez/The Washington Post)

13 hochauflösende Teleskope werden von montierten Kameras angetrieben Mexiko Y TexasEin Team aus studentischen Forschern und Dozenten Dietrich Im Jahr 2024 wird es möglich sein, Millionen von Datenpunkten zu sammeln und so ein klareres Bild dieses schwer fassbaren Bereichs zu liefern als je zuvor: Sie hoffen, Bilder von 200.000 Sternen zu bekommen.

„Wenn man ein Bild von einem Baum zeichnet, ist es, als hätte man nur einen braunen Stamm“, sagte er. Dietrich. Weitere Daten über eine Sperrzone zu erhalten, ist wie das Ausfüllen der Details dieser Baumrinde..

Dittrich transportierte in seinem Volvo-Van von 1973 mit einem 10-Fuß-Anhänger fast 1.800 Pfund Ausrüstung: Instrumente, Stühle, Tische, Laptops, Kameras und fünf Teleskope im Gesamtwert von 11.000 US-Dollar in maßgeschneiderten Koffern.

Als Dittrich die Grenze nach Mexiko überquerte, befürchtete er, dass ein Bundesagent, der ihn festnahm, die gesamte Ausrüstung beschlagnahmen würde; Dies geschah schließlich im Jahr 1914, als Eddington während des Ersten Weltkriegs auf die Krim ging, um seine Experimente durchzuführen. Der Agent ließ ihn passieren, aber nicht bevor er Pesos und eine Handvoll Eclipse-Brillen aus Dietrichs Brieftasche nahm.

Die Vorbereitungen für den Test umfassten monatelange Arbeit und Spezialausrüstung (Cesar Rodriguez/The Washington Post)

Sobald Sie Ihr Ziel erreicht haben, benötigen Sie etwa 20 Minuten, um eine luxuriöse Wohnanlage zu erreichen Springen, die Crew lud ihre Kisten aus. Die Vorbereitung dauerte etwa 4 Minuten und 30 Sekunden und dauerte etwa fünf volle Tage vor Ort, Monate oder Jahre der Vorproduktion nicht mitgerechnet.

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Sie bauten die Teleskope auf, schlossen die Batterien an und aktualisierten die Software, um die Instrumente zu steuern und die Daten zu analysieren. Um zu verhindern, dass die Instrumente einfrieren, während sie in die Sonne starren, stellten sie Sonnenschutzmittel aus runden Haferflocken-Pappbehältern und sternbildförmigem Klebeband zusammen (insgesamt weniger als 20 US-Dollar), um sie über teuren Teleskopen zu befestigen.

Es ist Zeit, die Probleme vor der großen Show zu klären. Teleskope mussten automatisch ausgerichtet werden Polarstern Sie gingen direkt zu Boden: Instrumentenfehler. Jemand hat ein Teleskop getroffen, das neu kalibriert werden musste: menschliches Versagen. Wenn die Sonnenfinsternis von Wolken verdeckt wird, wird es ein Käfer auf der Erde sein.

Sechzehn Stunden vor der Sonnenfinsternis hätten fünf Teleskope die Ablenkung des Sternenlichts mit einer Genauigkeit von 0,05 Bogensekunden festgestellt, heißt es im Experiment. Eddington Sehr akkurat. Jetzt mussten wir bis Montag 12:10 Uhr warten, um zu sehen, ob es tatsächlich funktionierte.

(c) 2024, The Washington Post