Гравитация и пространство. Часть 2
Черные дыры - это схлопнувшиеся звезды, массивные объекты сжатые до крошечной доли от их первоначального размера. Гравитация вокруг них столь сильна, что, по расчетам Эйнштейна, вращающаяся черная дыра может тянуть пространство за собой скручивая его как кусок ткани. Ближайшая черная дыра находится в триллионах километров от нас. Проверить расчеты очень трудно.
Однако в конце 50-х годов физик по имени ШИФФ Леонард Исаак начал искать способ проверить идеи Эйнштейна не уезжая далеко от дома. Шиффа вдохновил гироскоп. Он думал, что если пространство действительно скручивается, как ткань, гироскоп может помочь определить это. Шифф предложил эту идею своим коллегам - Бобу Кэннону и Уильяму Фэрбэнку. В 1959 году они решили запустить высокотехнологичный гироскоп на Земную орбиту.
Обычно ось гироскопа направлена в одно фиксированное направление, но если Земля тянет пространство за собой - тогда ось гироскопа тоже будет тянуться, изменив его ориентацию так, что это будет реально измерить.
Это был потрясающе простой план. Была только одна проблема. Вращение Земли скручивало пространство в совсем незначительной степени. Это величина так мала, как если бы мы пытались измерить высоту монетки с расстояния 100 километров. Коллеги провели более двух лет, чтобы выяснить как можно провести столь точные измерения. В итоге они выработали план, присоединить 4 свободно вращающихся гироскопа к телескопу, направленному на далекую звезду. Если пространство искривляется, то со временем гироскопы не будут указывать на звезду, так как они попадут в воронку пространства. В 1962 г. они подали на гранд NASA, запросив около миллиона долларов на проект под названием: "Гравитационный зонд B".
Изначально члены команды думали, что проект займет у них около 3-х лет. Они были слегка оптимистичны. "Гравитационный зонд B" стал одним из самых длительных проектов в истории. Проект занял почти 40 лет. На него было потрачено 750 миллионов долларов и NASA отказала ему 9 раз. В итоге, в апреле 2004 года, команда собралась, чтобы посмотреть на запуск. Из трех человек, что решились на этот проект в 59 году, лишь один был жив и смог увидеть это.
Более года гравитационный зонд находился на орбите Земли. В итоге стали поступать данные, но была одна проблема. Гироскопы испытывали небольшую, незапланированную качку. Привести данные в порядок стоило бы миллионы. Финансирование заканчивалось. Полвека работы могли пойти крахом.
Затем появились 2 источника дополнительного финансирования. Сын члена первоначальной команды, Уильяма Фэрбэнка, сделал частное пожертвование и Турки аль Сауд, член королевской семьи Саудовской Аравии, выделил крупный грант.
В течении 2 последующих лет проблема с данными была решена. Было зафиксировано, что оси гироскопа смещаются почти в точности на величину, предсказанную в вычислениях Эйнштейна.
Этот эксперимент предоставил самое непосредственное доказательство, из всех когда-либо найденных, что пространство - это нечто реальное.
Таким образом стал понятен принцип движения планет по своим орбитам.
Чем дальше планета находится, тем медленнее она двигается. Притяжение звезды слабеет с расстоянием. Все полагали, что та же картина будет наблюдаться в случае отдаленных от центра галактики звезд.
Большинство звезд сконцентрировано в центре галактики, поэтому их суммарная гравитация будет притягивать остальные звезды так же, как и Солнце притягивает свои планеты.
Но в 70-х годах XX века астроном Вера Рубин, изучая галактику Андромеда, обнаружила что внешние звезды не подчиняются этому правилу. В отличии от внешних планет Солнечной системы, отдаленные звезды в галактике двигались с той же скоростью, что и близкие к её центру. То есть гораздо быстрее, чем это ожидалось. Вера изучила 60 галактик и выяснила, что будто все они нарушают закон тяготения.
Вера Рубин открыла, что звезды так двигаются из-за гравитации чего-то массивного и невидимого. Тогда все вспомнили об очень экстравагантном человеке, немце Фрице Цвикке.
Он проанализировал скорости движения галактик в скоплении "Волосы Вероники".
Галактики в данном скоплении двигаются очень быстро, больше 1000 км/с.
Он первым сделал вывод, что галактики не обладают достаточным количеством вещества, чтобы удержаться вместе, имея такие скорости. Поэтому он сделал вывод: чтобы скопления существовали как скопления, а не разлетались во все стороны, нужно считать что помимо галактик есть ещё невидимая тёмная материя, неизвестный источник гравитации.
Это идея не пользовалась особой популярностью. В 30-е - 40-е годы можно было об этом спорить...