Tähtitiede

Tarkastellaan laajenevaa maailmankaikkeutta suhteellisuusteollisuuden linssin kautta

Tarkastellaan laajenevaa maailmankaikkeutta suhteellisuusteollisuuden linssin kautta

Perusta ja havaittavin mittari sille, kuinka maailmankaikkeuden ymmärretään laajenevan kiihtyvällä nopeudella, on havaittavissa olevan valon punainen siirtymä. Oletan, että siitä on ajateltu tai ehkä se on vain ilmeisen väärin ihmisille, joilla on enemmän tietoa, mutta miksi emme voi sanoa, että maailmankaikkeus romahtaa teknisesti aina itseensä painovoiman vetämänä, kun tarkastellaan suhteellisuusteoriaa?

Tiedämme, että painovoima vaikuttaa tilaan ja aikaan, joten jos ajattelemme suhteellisesti, voisiko kaikki kiihtyä kiihtyvällä vauhdilla kohti kaikkea muuta, tämä voisi selittää punaisen muutoksen (siirtymisen ulkonäkö). Asiat takanani kiihtyisivät hitaammin kohti yksinäisyyttä, jotka edessämme edenevät nopeammin. Siksi meihin nähden näyttää siltä, ​​että kaikki laajenee kiihtyvällä vauhdilla, mikä selittää punaisen muutoksen.

Tässä hyvin yksinkertaistetussa ajattelussa tämä toimisi maailmankaikkeudelle, joka laajenee ja supistuu tai on loputtomassa supistumistilassa, joka suhteessa meihin voisi jatkua loputtomasti, koska aika ja tila ovat kaikki kietoutuneet painovoimaan.


Jos selvität hiukkasten (tai galaksien) pilvien painovoiman vapaan putoamisen romahtamisen liikkeen yhtälöt, huomaat, että minkä tahansa näistä hiukkasista kaikki muut hiukkaset näyttävät lähestyvän. Tämä pätee sekä Newtonin teoriaan että yleiseen suhteellisuusteoriaan.

Laskelma löytyy lukuisista oppikirjoista ja luentomuistiinpanoista, esim. Susanne Höfnerin, mutta laadullinen argumentti menee näin:

Teidän näkökulmastanne istuen yhdellä hiukkasista, pilven keskeltä kauempana oleva hiukkanen "tuntee" pienemmän painovoiman keskiosista. Mielestäni tämän pitäisi mielestäni kiihtyä hitaammin. Jokainen hiukkanen tuntee kuitenkin painovoiman kaikki hiukkasia, jotka ovat lähempänä keskustaa, joten mitä kauempana olet keskustasta, sitä enemmän hiukkasia houkuttelee sinua. Toisaalta kaikkien hiukkasten painovoima kauemmas pois keskustasta keskeyttää, joten et tunne niitä.

Tämä on pohjimmiltaan Newtonin kuorilause, ja se osoittautuu viittaavan siihen kaikki hiukkaset pääsevät keskukseen samaan aikaan. Kunkin hiukkasen välinen etäisyys pienenee ja pienenee, kunnes pilvi romahtaa pisteeseen ajan kuluttua, joka on kääntäen verrannollinen tiheyden neliöjuureen.

Tämä on täsmälleen päinvastaista kuin mitä havaitaan.


Tähtitiedeprofessori keskustelee yhä laajenevan maailmankaikkeuden mysteereistä

Ohion osavaltion yliopiston tähtitieteen professori Paul Martini keskusteli kosmisen kiihtyvyyden mysteeristä ja suunnitelmistaan ​​testata tämän ilmiön teorioita Radcliffe Fellowsin esityssarjan tapahtumassa keskiviikkoiltapäivällä.

Kosminen kiihtyvyys viittaa maailmankaikkeuden kasvavaan nopeuteen. Ilmiö löydettiin ensimmäisen kerran 1990-luvulla.

Martini vertasi löydön odottamattomuutta ylös ja pois lentävään palloon sivuuttaen siten painovoiman rajoitteet.

"Tämä kasvu on suuri mysteeri: mikä voi saada maailmankaikkeuden kirjaimellisesti uhmaamaan painovoimaa?" Martini sanoi.

Tutkijat kutsuvat kosmisen kiihtyvyyden painovoiman voittavaa energiaa pimeäksi energiaksi. Puheessaan Martini hahmotteli kolme pääteoriaa, joita on ehdotettu pimeän energian selittämiseksi.

Ensimmäisen teorian mukaan pimeä energia on avaruuden yleinen ja luontainen ominaisuus, joka on yhdenmukainen Albert Einsteinin suhteellisuusteorian kanssa. Pimeän energian jatkuvan läsnäolon myötä, mitä enemmän maailmankaikkeus laajenee, sitä enemmän tilaa on - ja sitä enemmän alipainetta.

Toinen teoria olettaa, että pimeä energia voisi liittyä tuntemattomaan, tuntemattomaan voimaan, jota tutkijat kutsuvat Quintessenceiksi. Quintessence yhdistää neljä perusvoimaa - vahvat ja heikot ydinvoimat, sähkömagneettinen voima ja painovoima - kuvaamaan maailmankaikkeutta.

Kolmas teoria ehdottaa, että Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian teoriaa tulisi muuttaa. Martini kutsui tätä teoriaa "yleisimmäksi selitykseksi" ja selitti, että se viittaa siihen, että painovoima voisi muuttua houkuttelevaksi voimaksi hylkiväksi voimaksi erittäin suurissa mittakaavoissa.

Martinin tämänhetkisen työn tavoitteena on testata näitä teorioita Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) -tekniikalla.

"Todisteiden puuttuminen ei ole osoitus poissaolosta", hän sanoi. "Kaikki nämä kolme ajatusta ovat jännittäviä, ja tarvitsemme lisää työkaluja ja enemmän tietoa niiden testaamiseksi."

DESI on nelimetrinen halkaisija. Valo heijastuu linssin läpi ja keskitetään sitten valokaapeleille, jotka välittävät valon 10 lämpöohjattuun spektrografiin. Spektrograafit ovat erittäin herkkiä, kameramaisia ​​laitteita, jotka jakavat valon optimoituihin kanaviin ja hajauttavat sen holografisella ritilällä.

Martini kuvasi näiden kuitukaapeleiden ominaisuuksia, mukaan lukien niiden poikkeuksellisen kyvyn lähettää valosignaaleja ja minimoida kalliit välitysasemat.

"Kaikki nämä tekniikan näkökohdat olivat kriittisiä suunniteltaessa ja rakennettaessa instrumentti, joka pystyy mittaamaan 35 miljoonaa galaksia ja kvasaaria viiden vuoden aikana", hän sanoi.

Martini sanoi, että DESI "ylittää dramaattisesti samanlaiset projektit" pyrkimällä mittaamaan kymmenen kertaa enemmän galakseja kuin aikaisemmat työkalut ja lyhyemmässä ajassa.

Martini kuvasi herkkien laitteiden suunnittelun tärkeyttä fotonien tai valohiukkasten mittaamiseksi.

"Jokainen fotoni kohteistamme on arvokasta", hän sanoi. "Haluamme varmistaa, etteivät he eksy muutaman viimeisen metrin aikana."

DESI-projekti lopetettiin maaliskuussa COVID-19: n takia, mutta Martini sanoo, että se on käynnissä uudelleen noin viikossa. Hän lisäsi odottavansa uusia kokeita ja ennakoimattomia löytöjä tulevaisuuden kosmisen kiihtyvyyden tutkimuksessa.

"Monet yllättävimmistä löydöistä [tutkijat] eivät ole niitä, joihin ne alun perin suunniteltiin", hän sanoi.

Haluatko pysyä ajan tasalla uutisten kanssa? Tilaa uutiskirjeemme sähköpostilla.


Suhteellisuusteoria on totta

Anti-ateisti kommentoi keskustelua väittäen, että suhteellisuusteoria on väärä, joten haastan hänet tähän keskusteluun selvittääkseen, pystyykö hän tukemaan väitettään.

Määritelmä: "Toinen on yleinen suhteellisuusteoria, joka koskee ensisijaisesti hiukkasia, kun ne kiihtyvät, erityisesti painovoiman takia, ja toimii radikaalina Newtonin teorian tarkistuksena, ennustamalla tärkeitä uusia tuloksia nopeasti liikkuville ja / tai erittäin massiiviset ruumiit. "[1]

1. Ensimmäinen kierros on hyväksyttävä.
2. Menetys tai luovutus ei ole sallittua.
3. Ei semantiikkaa, uistelua tai lakimiehiä.
4. Keskusteluratkaisua, määritelmiä, sääntöjä ja rakennetta ei voi muuttaa kysymättä kommenteista ennen kuin lähetät 1. kierroksen argumenttisi. Keskustelun ratkaisua, määritelmiä, sääntöjä ja rakennetta ei voi muuttaa kaikista hetkistä sen jälkeen, kun keskustelu on virallistettu.

Äänestäjät, jos jompikumpi keskustelija rikkoo näitä sääntöjä, kaikki seitsemän äänestyspistettä tulisi antaa toiselle henkilölle.

1. kierros: Hyväksyminen
Kierros 2: Kaikkien argumenttien esittäminen (ei pro-väitteitä)
3. kierros: Vastustajan väitteiden kumoaminen (ei uusia argumentteja)
4. kierros: Alkuperäisten argumenttien ja johtopäätösten puolustaminen (ei uusia argumentteja)

Thän Perihelionin elohopean precession

Elohopean precession voi osoittaa suhteellisuutta.

Elohopean havaittu kokonaispressio on 574,10 & plus 0,6 kaarisekuntia vuosisadaa kohti suhteessa inertiaaliseen ICFR: ään. Havaittu kokonaissuhteellisuustaso on 42,98 & plusmn0,04. Korjaus 42,98 ": lla on 3/2 moninkertainen klassiseen ennusteeseen PPN-parametreilla:

Siten vaikutus voidaan täysin selittää yleisellä suhteellisuusteorialla. Tarkemmat mittauksiin perustuvat uudemmat laskelmat eivät ole olennaisesti muuttaneet tilannetta. [3] [4] [5]


Universumin laajeneminen

Se, että maailmankaikkeus laajenee, osoittaa suhteellisuusteoriaa.


Painovoiman linssi

Gravitaatiolinsseinä tunnetut ilmiöt voivat todistaa suhteellisuusteorian.

Koko taivas on hieman vääristynyt Auringon aiheuttaman valon painovoiman vuoksi (lukuun ottamatta Auringon vastaista suuntaa). Tämän vaikutuksen on havainnut Euroopan avaruusjärjestön astrometrinen satelliitti Hipparcos. Se mitasi noin 10 5 tähden sijainnit. Koko tehtävän aikana on määritetty noin 3,5 & kertaa106 suhteellista sijaintia, kukin tyypillisesti 3 milliarcsekunnin tarkkuudella (tarkkuus 8 & ndash9-tähdelle). Koska gravitaation taipuma kohtisuorassa Maa-Aurinko-suuntaan on jo 4,07 mas, korjauksia tarvitaan käytännössä kaikille tähdille. Ilman systemaattisia vaikutuksia 3 milliarcsisekunnin yksittäisen havainnon virhe voidaan pienentää sijaintien lukumäärän neliöjuurella, mikä johtaa tarkkuuteen 0,0016 mas. [9] [6] [10]

[1]: http://www.alberteinstein.info.
[2]: U. Le Verrier (1859), (ranskaksi), Comptes rendus hebdomadaires des s & eacuteances de l'Acad & eacutemie des sciences (Pariisi), voi. 49 (1859), s. 379 ja ndash383.
[3]: Clemence, G. M. (1947). "Suhteellisuusvaikutus planeettaliikkeissä". Arvostelut modernista fysiikasta 19 (4): 361 & ndash364.
[4]: Lorenzo Iorio (2005). "Mahdollisuudesta mitata auringon oblatiteettia ja joitain suhteellisen vaikutuksia planeettojen vaihtelusta". Tähtitiede ja astrofysiikka 433: 385 & ndash393.
[5]: http://www.tat.physik.uni-tuebingen.de.
[6]: http://fi.wikipedia.org.
[7]: J. W. Rudnicki, M. Wu, C. H. Kuo ja L. M. Keer, "Pinnan muodonmuutos- ja energian vapautumisnopeudet jatkuvan stressin pudotuksen liukastumisalueille elastisessa puoliavaruudessa", Journal of Geophysical Research, Voi. 96, 16 509 - 16 524, 1991., s. 28.
[8]: "Kriittisen eksponentin h röntgensäde-sirontatutkimus argonissa", E. Gurmen, M. Chandrasekhar, P.E. Chumbley, H.D. Bale, D.A. Dolejsi, J.S. Lin ja P.W. Schmidt, Phys. Ilm. A22, 170 (1980)., S. 37.
[9]: http://www.space.com.
[10]: http://www.rssd.esa.int.

1. Elohopean periheelinen precession

Suhteellisuusteoria ei voi ottaa huomioon kaarisekuntien menetystä vuosisadaa kohti. Kun aurinko menettää koko ajan massansa [1] [2]. Jos suhteellisuusteoria on totta, aika-ajan kaarevuus on myös auringon menetyksessä ja elohopean precession kasvussa. Elohopean kaarisekunnit vuosisataa kohti ovat kuitenkin melkein vakiot [3].

Suhteellisuusteoriaan liittyy myös mainosyksiköitä, mutta niitä ei koskaan julkaista sensuurin ja reletivistisen puolueellisuuden vuoksi. [4]

2. Universumin laajeneminen

Eienstien ehdotti myös suhteellisuusteoriaa staattiselle universumille. Joten se osoittaa, että teoria voidaan kiertää sopivaksi (kuten pimeä aine). Suhteellisuussuhde sallii vain erilaisen laajenemisen ja epäkeskisyyden. Universumin lisääntyvän laajenemisen on havaittu olevan ristiriidassa suhteellisen suhteellisuuden kanssa [5] ja lisääntyneen epäkeskisyyden sellaisissa asioissa kuin kuu on havaittu ristiriitaisina suhteellisuusteollisuuden kanssa [6].

Tämä oli jo tiedossa, esineet taivuttavat valoa. Kvanttifysiikka ennustaa tämän. Jos suhteellisuusteoria oli totta, valon tulisi myös hyppää muiden esineiden ympärille [7], mutta valo leviää kaikkiin suuntiin.

Väite suhteellisuusteoriaa vastaan
1. Mustat reiät.

Tietokonemallit, jotka perustuvat suhteellisuusteoriaan, ennustavat suuren määrän mustia aukkoja. Enemmän kuin todellisuudessa maailmankaikkeudessa [8]

[1] Williams, Tarry. 2000. Aurinko ja sen massa
[2] http://www.universetoday.com.
[3] Femmingway, Lewis. 2010. Elohopean kiertorata
[4] Morris, Henry M. 1998. Bigotry tiede. Takaisin 1.Mooseksen kirjaan 114a (kesäkuu).
[5] http://www.eso.org.
[6] http://arxiv.org.
[7] Säleikkö, Kim. 1998. Valoaallot massiivisilla esineillä.
[8] "Galaksikeskusten mustien aukkojen massan suhde muuhun galaksien aineeseen on simulaatioissa suurempi kuin todellisessa maailmankaikkeudessa."
http://www.scientificamerican.com.

Haluan kiittää anti-ateistia argumenttien esittämisestä.

I. Elohopean periheelinen precession

Vastustajani ei tunnu ymmärtävän tämän todistuksen takana olevaa tiedettä. Selitän, miksi vastustajani kritiikki on perusteetonta.

Ensinnäkin vastustajani yrittää puhaltaa auringon massan menetyksen suhteettomaksi. Kuten tämä selittää, "Yli vuoden aikana tämä [massahäviö] on 7 x 10 ^ 19 grammaa, ja koko aurinko on tähän mennessä kulunut noin 3,1 x 10 ^ 29 grammaa. Auringon massa on 4 x 10 ^ 33 grammaa, joten tämä tappio on 0,008 prosenttia sen nykyisestä massasta. "[1] Kuulostaako tämä todella niin suurelta?

Itse asiassa suhteessa maapallon kiertoradalle se lisää vain 7000 mailia seuraavien 4,5 miljardin vuoden aikana. Maapallon likimääräinen kiertoradan etäisyys on 577108800 mailia. [1] [2] Tämä on taas noin 0.0001%: n kasvu kiertoradalla, melko kasvu.

Kaarisekuntien lasku vuosisadaa kohti olisi noin 0,0001% 4,5 miljardissa vuodessa nykypäivään verrattuna, joten tällä ei ole merkitystä.

Selitän nyt, miksi suhteellisuusteorian vaikutukset ovat tärkeitä tässä. Tässä on kaavio, joka kuvaa tätä prosessia:

Elohopean perihelionin precession lähteet
Määrä (arcsec / Julian century)Syy
531,63 & plusmn0,69 Muiden planeettojen painovoimainen hinaaja
0.0254 Auringon oblateness (quadrupole moment)
42,98 & plusmn0,04 Yleinen suhteellisuusteoria
574,64 & plus 0,69 Kaikki yhteensä
574,10 & plusmn 0,65 Havaittu

Mikään muu kokeiltu teoria ei sovi tällaiseen tarkkuuteen. Suhteellisuusteoria selittää sen täydellisesti. [3] [4] [5]

Lisäksi tämä vahvistetaan, kun tutkitaan muita planeettoja. Mitä kauempana planeetta on, sitä vähemmän relatiivisuutta on, koska sitä vähemmän precession on. Tämä on vahvistettu: Muutkin planeetat kokevat myös perihelionimuutoksia, mutta koska ne ovat kauempana auringosta ja niillä on pidempiä jaksoja, niiden siirtymät ovat pienempiä, eikä niitä voitu tarkkailla tarkasti vasta kauan Merkuruksen jälkeen. Esimerkiksi maapallon kiertoradan perihelionsiirtymä yleisestä suhteellisuudesta johtuen on 3,84 kaarisekuntia vuosisadaa kohden ja Venus on 8,62 ". Molemmat arvot ovat sopusoinnussa havainnoinnin kanssa. Binaaristen pulsarijärjestelmien periapsi muutos on mitattu PSR: llä 1913 + 16, 4,2 & ddm vuodessa. Nämä havainnot ovat yhdenmukaisia ​​yleisen suhteellisuusteorian kanssa. [6] [7] [8]

Siksi suhteellisuusteoria aiheuttaa tämän perihelionisen prekesion.

II. Universumin laajeneminen

Einstein ehdotti aluksi staattista maailmankaikkeutta, mutta kuten vastustajani lähde 5 selittää, Einsteinin suhteellisuusyhtälöt eivät koskaan osoittaneet, että maailmankaikkeus olisi koskaan staattinen. Itse asiassa se ennusti jatkuvasti kiihtyvän laajenevan maailmankaikkeuden. Hänen kosmologinen vakionsa ja yhtälöt selittävät tämän laajenemisen. "Nykyaikaisella tavalla se edustaa tyhjiöenergian osuutta." [14]

Äskettäin joukko kosmologeja on ilmoittanut tarkimman mittauksen, joka on koskaan tehty siitä lähtien, kun maailmankaikkeuden laajeneminen alkoi kiihtyä. Heidän tulokset? "Uusi testi Einsteinin näkemyksestä maailmankaikkeudesta on osoittanut hänen olevan oikeassa & squoincredible-tarkkuudella & rsquo ja auttaa tutkijoita ymmärtämään universumin salaperäistä kiihtyvyyttä. Se tarkoittaa, että ilmiö voidaan selittää käyttämällä vain Einsteinin yleistä suhteellisuusteoriaa ja kosmologista vakiota - yksinkertaisin teoreettinen selitys maailmankaikkeuden kiihtyvyydelle. "[9] [15]

Itse asiassa "[A] -tiimi havaitsi, että galaksit, jotka sijaitsevat jopa 3,5 miljardin valovuoden päässä Maasta, on ryhmitelty tarkalleen samalla tavalla kuin yleinen suhteellisuusteoria ennustaa.

Yhdistämällä galaksien klusteroitumisen mittaukset muihin ominaisuuksiin & mdashsuch galaksien liikkeisiin suhteessa toisiinsa ja tapaan, jolla ne taivuttavat toistensa valoa, mdashReyesin tiimi laskee EG: n, jonka fyysikot käyttävät määrän tarkastellessaan esineiden odotettuja vuorovaikutuksia.

Yleinen suhteellisuusteoria ennustaa EG: n olevan noin 0,4. Tutkimuksessa mitattu EG: n arvo oli 0,39. "[10] Suhteellisuusteoria ennustaa tämän melko hyvin.

III. Painovoiman linssi

Vastustajani ei tee mitään järkeä näkemyksellään täällä. Suhteellisuusteoria ennustaa, että "[tapahtuu] ilmeinen valon taipuminen, kun se kulkee lähellä massiivista kehoa." [11] "Tämä vaikutus havaittiin lopullisesti vuonna 1919 tapahtuneen auringonpimennyksen aikana, kun aurinko kuvastui Hyades-tähtijoukkoa vasten, joiden sijainnit olivat hyvin tunnettuja. "[11] Olemassa oleva tosiasia todistaa suhteellisuusteorian, koska gravitaatiolinssit olivat yksi Einsteinin ja yleisen suhteellisuusteorian ennusteista.

"Einsteinin teoria ennustaa, että valon etenemissuuntaa tulisi muuttaa painovoimakentässä. Tarkat havainnot osoittavat, että Einsteinilla on oikeus, sekä vaikutuksesta että sen suuruudesta. Olemme jo nähneet näyttävän seurauksen valon taipumisesta gravitaatiokentässä : gravitaatiolinssit. "[12]

IV. Mustat aukot

Tämän vuoksi "Tutkijat ajattelevat jotenkin, että galaksit vapautavat itsensä suuresta osasta massaa, joka olisi päätynyt putoamaan heidän keski-mustiin aukkoihinsa". [13]

Silti en ymmärrä, miten tämä kumoaa suhteellisuusteorian. Vastustajan on selitettävä, miksi se, että simulaatiot tuottavat enemmän mustia aukkoja kuin mitä universumissa todellisuudessa esiintyy, kumoaa suhteellisuusteorian.

[1]: http://www.astronomycafe.net.
[2]: http://nssdc.gsfc.nasa.gov.
[3]: Clemence, G. M. (1947). "Suhteellisuustefekti planeettaliikkeissä". Arvostelut modernista fysiikasta 19 (4): 361 & ndash364.
[4]: Lorenzo Iorio (2005). "Mahdollisuudesta mitata auringon oblatiteettia ja joitain suhteellisen vaikutuksia planeettojen vaihtelusta". Tähtitiede ja astrofysiikka 433: 385 & ndash393.
[5]: Myles Standish, suihkumoottorilaboratorio (1998)
[6]: Biswas, Abhijit Mani, Krishnan R. S. (2008). "Venuksen ja Maan kiertoradojen relativistinen perihelionipresession". Central European Journal of Physics. v1 6 (3): 754 & ndash758.
[7]: http://books.google.com.
[8]: http://aspbooks.org.
[9]: http://www.dailymail.co.uk.
[10]: http://news.nationalgeographic.com.
[11]: http://archive.ncsa.illinois.edu.
[12]: http://csep10.phys.utk.edu.
[13]: http://www.scientificamerican.com.
[14]: http://www.eso.org.
[15]: http://www.telegraph.co.uk.

I. Elohopean periheelinen precession

Pro kiertää. Jopa pieni muutos muuttaisi kaarevuutta ja muuttaisi nopeasti APS: ää

II. Universumin laajeneminen

Pro sanoo, että eienstienin ensimmäinen teoria oli staattisesta maailmankaikkeudesta. Tämä osoittaa, että se voidaan tehdä sopivaksi. Jos maailmankaikkeus supistui suhteellisuusteoriaan, sitä voidaan muuttaa. Suhteellisuusteoria ennustaa maailmankaikkeuden laajenemista, mutta tietyllä nopeudella. Universumi laajenee liian nopea nopeus. Epäkeskisyyden lisääntyminen jätetään huomiotta (koska hän ei voi kumota sitä)

III. Painovoiman linssi

Pro jättää kaiken huomiotta täällä. Tämä linssi oli jo tunnettu ja todistettu kvanttimekaniikalla ennen suhteellisuusteoriaa. Pro jättää myös huomiotta tosiasian, että valo sammuu kaikkiin suuntiin sen sijaan, että he hyppisivät, on ristiriidassa suhteellisuusteorian kanssa

Pro kiertää jälleen. Pyydetään minua selittämään miten riidan jälkeen

"Suhteellisuusteoria aiheuttaisi mustien aukkojen syvyyden kaarevuuden kasvun aiheuttaen lisääntyneiden mustien aukkojen virran. Tietokonemallit voivat ennustaa lukeman virhetasolla 0,7%." [1]

Tässä on kuva ammattilaisten suorituskyvystä tässä keskustelussa
http://www.best-of-web.com.

1. Greene, Brian. 2011 mustat reiät vuorovaikutuksessa kvanttipainon kanssa.

Haluan kiittää anti-ateistia tästä keskustelusta, mutta hän on sijoittanut väitteihinsä vähemmän kuin tyydyttävän määrän työtä ja järkeä. Minä selitän.

I. Elohopean periheelinen precession

Pro jättää edelleen huomiotta väitteeni. Osoitin, että auringon massahäviöllä ei ole periaatteessa merkitystä määritettäessä periheelion precession yleistä kehitystä. Sillä on noin 0,0001%: n vaikutus. Minun on valitettavasti käytettävä melko monimutkaista matematiikkaa todistamaan mielipiteeni.

Tästä voimme johtaa, että:

Siten perihelion etenee:

. radiaaneja kierrosta kohti johtuen Newtonin painovoiman yleisestä relativistisesta korjauksesta. Tästä seuraa, että yleisestä relativistisesta korjauksesta johtuvan perihelionin prekessio on:

kaarisekuntia vuodessa.

= Suhteellisuussuhde esiintyy precessiossa

R = Elohopean keskimääräinen kiertoradan keskimääräinen maan kiertoradan säde

T = Elohopean kiertorata vuosina

h = kulmamomentti massayksikköä kohti

G = Gravitaitonal vetovoima

Siksi yleinen relativistinen osuus elohopean perihelionietäisyydestä on 0,41 kaarisekuntia vuodessa. On helppo osoittaa, että vastaava osuus on vähäinen muille aurinkokunnan planeetoille. Jos yllä oleva laskelma suoritetaan silmämääräisesti tarkemmin ottaen huomioon Merkuruksen kiertoradan epäkeskisyys, yleisestä relativistisesta osuudesta perihelionin etenemiseen tulee 0,43 kaarisekuntia vuodessa. Tästä seuraa, että elohopean periheelion kokonaispressioprosentti on 5,32 + 0,43 = 5,75 kaarisekuntia vuodessa. Tämä on täsmälleen sopusoinnussa havaitun prekessioasteen kanssa. Itse asiassa yleisen suhteellisuusteollisuuden kyky selittää havaittu elohopean perihelionipressioprosentin ja Newtonin dynamiikasta lasketun välinen ero oli yksi tämän teorian ensimmäisistä suurimmista onnistumisista. [1]

Perihelion-etenemistä voidaan havainnollistaa tässä:

Kun elohopean kiertorata liikkuu, niin liikkuu myös sen perihelioni, ja tämä johtuu osittain suhteellisuudesta. Gravity Probe B havaitsi suhteellisuustason maapallon ympärillä ja näytti tältä:

Mikään muu koskaan muotoiltu teoria ei sovi tämän tyyppiseen tarkkuuteen perihelioilla. [4] [5] "GTR selittää tarkalleen tämän eron [perihelion] Newtonin teorian ja havainnon välillä." [6]

II. Universumin laajeneminen

Vastustajani ei ole lukenut tiivistelmää teoriasta ja kosmologisesta vakiosta, joten minun on pakko selventää sitä. Einstein ehdotti ensin, että maailmankaikkeus oli staattinen, mutta kun hän muotoili suhteellisuusteoriaa, teorian tulokset eivät koskaan osoittaneet staattista universumia - ne osoittivat laajenevaa universumia. Sitten Einstein ehdotti "kosmologista vakiota", jotta suhteellisuusteoria sovitettaisiin alkuperäiseen hypoteesiinsa. Kuitenkin, kun Edwin Hubble osoitti maailmankaikkeuden laajenevan, Einstein romutti sekä teoriansa staattisen maailmankaikkeuden että kosmologisen vakion suhteen. Suhteellisuusteoria selitti vain universumin, joka laajeni tasaisella nopeudella. Kuitenkin, kun havaittiin, että maailmankaikkeuden laajeneminen kiihtyy, kosmologinen vakio tuotiin takaisin peliin syynä tähän. Ja se sopii hyvin kiihtyvyyteen.

"Yksi mahdollinen ratkaisu on Einsteinin & rsquosin kosmologinen vakio. Jos kosmologit laittaisivat kosmologisen vakion takaisin Einstein & rsquosin yleisiin suhteellisuusyhtälöihin, yleiset suhteellisuusyhtälöt voivat ennustaa maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtyvän. Kosmologisen vakion arvon olisi oltava erilainen kuin arvo, jonka Einstein käytti alun perin pakottamaan teorian ennustamaan staattista universumia. Idea perus on kuitenkin sama. "[7]

"[Kosmologisen] vakion arvo on vastuussa havaitusta kiihtyvyydestä maailmankaikkeuden laajentumisessa." [8]

Yleinen suhteellisuusteoria oletti myös pimeän energian olemassaolon, joka on suoraan vastuussa maailmankaikkeuden laajenemisen kiihtyvyydestä (HUOMAUTUS: Kyllä, pimeää energiaa on olemassa ja Einstein hypoteesi sen suhteellisuusteorian kanssa. [10] [11]):

Itse asiassa maailmankaikkeuden historiaa tarkasteltaessa universumi ei aloittanut laajenemisen kiihtyvyyttä, ennen kuin pimeä energia ohitti pimeän aineen noin 5 miljardia vuotta sitten:

Todellakin, kun tumma energia ja suhteellisuusteoruus ruorissa, tämä voi hyvin selittää, miksi maailmankaikkeus kiihtyy (HUOMAUTUS: Violetti on tumma energia ja vihreä on suhteellisuusteoria (painovoima)):

"Uudet tulokset. Vahvista, että tumma energia (jota edustaa violetti ruudukko) on sileä, tasainen voima, joka hallitsee nyt painovoiman vaikutuksia (vihreä ruudukko)." [11]

"Maailmankaikkeuden kiihtyvyys vahvistaa myös Albert Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian, koska laajennusta vaati kuuluisan tutkijan kosmologinen vakio tuossa kuuluisassa yhtälössä." [12]

En myöskään sivuuttanut sitä epäkeskisyyden tosiasiasta. Se ei ollut koskaan osa tätä väitettä. Joka tapauksessa se ei kumoa suhteellisuusteoriaa. Lähteenne sanoin, suhteellisuusteoria ei vain selitä sitä. Se ei riitä teorian kumoamiseen.

III. Painovoiman linssi

Termiä gravitaatiolinssit sellaisena kuin me sen tunnemme tänään, itse asiassa ohjasi Einstein. Itse asiassa "Einstein ennusti, että aine valaisisi valoa. Yli vuosisataa aiemmin John Michell ja muut olivat päässeet samaan johtopäätökseen. Mutta Einsteinin vuoden 1916 teoria ennustaa kaksinkertaisen taipuman. [Tutkimukset] osoittavat, että yleinen relativistinen ennuste [ linssit] on oikea 1 osalle 1000: sta. "[13]

Tätä prosessia voidaan havainnollistaa tällä tavalla:


[14]

Einsteinin risti on hieno esimerkki tästä prosessista:

"Neljällä erillisellä kuvalla on sama punasiirtymä Z = 1,695. Tämä viittaa siihen, että ne ovat kvasaarikuvia ja itse asiassa useita kuvia samasta kvasaarista." [16] Syy siihen, että neljä kuvaa on, johtuu voimakkaasta gravitaatiolinssistä. [ 15]

Itse asiassa tämä näkyy koko maailmankaikkeudessa. Tässä on melkein täydellinen esimerkki:


[15]

Ja tämä näyttää useita linssejä samassa paikassa:

Siksi gravitaatiolinssejä on olemassa ja suhteellisuusteoria ennusti sen.

Vastustajani väittää myös, että valon pitäisi olla pomppiva sen sijaan, että se sammuu, mutta sillä ei ole mitään järkeä. Gravitaatiolinssi todistaa suhteellisuusteorian.

IV. Mustat aukot

"Tietokonemallit voivat ennustaa luvun 0,7% virhesuhteella." Tämä on ristiriidassa vastustajan aikaisemman väitteen kanssa. Itse asiassa mustat aukot voivat auttaa vahvistamaan toisen todisteen suhteellisuudesta, kehyksen vetämisestä. [18]

Koska tämä on viimeinen kierros, se on johtopäätös.

Tässä kierroksessa pro kiertää kaiken ja yrittää houkutella kaikkia hienoilla kuvillaan. Älä pudota tätä temppua. Katsokaa argumentteja ja sen selvä kaivos ovat päällä.

LUONTO 10:19 - Tässä on kaksi, jotka eivät koskaan tienneet pyhää binkyä kerran koko elämänsä ajan. Koskaan oppinut yhtään sanaa missään kirjoitetussa kirjassa. Yksi heistä menee jopa kylpyhuoneeseen laatikossa joka päivä ja toinen menee kylpyhuoneen ulkopuolelle päivittäin ihmisten edessä. Silti jotenkin he molemmat tajusivat, kuinka olla hyviä ja leikkisiä ilman pyhää tai lainkaan minkäänlaista, ehkä ihmiset voivat tehdä ilman minkäänlaista, katsella tätä. http://www.wimp.com.

DUH 11: 8 - Ajattele tietoa aivojen ravintona. Koulutus on silloin aivojen ravintoa. Joten on järkevää, että haluaisit ajatusten, ideoiden, tiedon ja koulutuksen olevan mahdollisimman ravitsevaa. Jos näin on, niin me opetamme & quot; en tiedä kaiken syytä, annamme rullata hihamme ja etsimme & quot; sen sijaan uskonto opettaa & quot; Kaiken syy on myöntävästi mustasukkainen ja ylpeä siitä, plus sinun ei tarvitse etsiä kauas, syy kaikki voi tuomita sinut ajatusrikoksista & quot :)

TUNNUSPÄÄT 5: 12 - Hei naiset, katsokaa tätä pyhien kirjoitusten jalokiviä, niin inspiroivia. Mooseksen kirja 15: 28-30 - Mutta jos hänet puhdistetaan erosta, hän laskee itselleen seitsemän päivää, ja sen jälkeen hän on puhdas. Ja kahdeksantena päivänä hän ottaa kaksi kilpikonnaa tai kaksi kyyhkystä ja tuo ne papin luo kokousmajan sisäänkäynnille. Ja pappi käyttää yhtä syntiuhriksi ja toista polttouhriksi. Ja pappi tulee sovittamaan hänet Herran edessä hänen epäpuhtaasta päästöstään & älä unohda polttouhria, tsk, tsk hyvät :)

Misogynia 7: 2 - Jos miehet voivat tulla raskaaksi, abortit eivät ole vain laillisia kaikkialla, vaan aborttiklinikoita olisi jokaisessa kadun kulmassa :)

WAKEUP 11: 3 - Sitä kutsutaan aivopesuksi syystä, oikea määrä ja se joskus toimii, ja verovapaat kirkon johtajat nauttivat vaikutuksista :)

Uskolliset sponsorimme, TARKISTA ja KAVERA, tuovat sinulle edellisen tosi raamatunkohdan :)

Ron Paul, Katso YOU ​​TUBE -lehti nimeltä Jumala vs. tiede,

Sillä ei todellakaan ole mitään tekemistä Jumalan kanssa, buit on haaste einstiensin suhteellisuusteorialle, ja väittää sen olevan fysiikan loppu sellaisena kuin me sen tunnemme. Michio Kaku on kertoja.


Gravitaatiolinsseillä voisi olla avain parempiin arvioihin maailmankaikkeuden laajenemisesta

Jos kaikki on oikein päin, galaksin painovoima voi taivuttaa valoa kaukaisesta kvasaarista neljään erilliseen kuvaan. Ja jos näiden kuvien muodostama valo on saavuttanut meidät hieman eripituisilla poluilla, tutkijat voivat mitata polkujen väliset aikaviiveet ja päätellä etäisyydet galaksiin ja kaukaiseen kvasaariin. (Kuva: Martin Millon / Sveitsin liittovaltion teknillinen instituutti Lausanne. Luotto: Galaxy ja kvasaarikuva: Hubble Space Telescope / NASA

Maailmankaikkeus laajenee, mutta astrofyysikot eivät ole varmoja siitä, kuinka nopeasti laajeneminen tapahtuu - ei siksi, että vastauksia ei ole, vaan siksi, että heidän antamansa vastaukset eivät ole yhtä mieltä.

Nyt Simon Birrer, Stanfordin yliopiston ja Kavli-hiukkasten fysiikan ja astrofysiikan instituutti Energian laitoksen SLAC: n kansallisessa kiihdytinlaboratoriossa ja kansainvälisellä tutkijaryhmällä on uusi vastaus, joka voi, kun se on tarkennettu enemmän tiedoilla, auttaa ratkaista keskustelu.

Tämä uusi vastaus on seurausta vuosikymmeniä vanhan menetelmän, jota kutsutaan aikaviive-kosmografiaksi, tarkastelemisesta uusilla oletuksilla ja lisätiedoilla uuden arvion saamiseksi Hubble-vakiosta, joka on universumin laajenemisen mitta. Birrer ja hänen kollegansa julkaisivat tulokset 20. marraskuuta lehdessä Tähtitiede ja astrofysiikka.

"Se on jatkoa suuren joukkueen suurelle ja menestyksekkäälle vuosikymmenen ponnistukselle, jossa palautetaan tietyt analyysimme keskeiset näkökohdat", Birrer sanoi ja muistutuksen, että "meidän on aina harkittava oletuksiamme. Viimeaikainen työmme on täsmälleen tässä hengessä. "

Etäisyys, nopeus ja ääni

Kosmologit ovat tienneet lähes vuosisadan ajan, että kosmos laajenee, ja tuohon aikaan he ovat asettuneet kahteen päätapaan mitata tätä laajenemista. Yksi menetelmä on kosminen etäisyys tikkaat, sarja vaiheita, jotka auttavat arvioimaan etäisyyden kaukaisiin supernooviin. Tutkimalla näiden supernovojen valonspektrin tutkijat voivat laskea kuinka nopeasti he vetäytyvät meistä, ja jakaa sitten etäisyyden avulla arvioidakseen Hubble-vakio. (Hubble-vakio mitataan yleensä kilometreinä sekunnissa megaparsekunteja kohden, mikä heijastaa sitä, että avaruus itsessään kasvaa, joten kauempana olevat kohteet vetäytyvät meistä nopeammin kuin lähempänä olevat kohteet.)

Astrofyysikot voivat myös arvioida vakion kosmisessa mikroaaltotaustasäteilyssä tai CMB: ssä. Nuo aaltoilut johtuvat ääniaalloista, jotka kulkevat plasman läpi varhaisessa maailmankaikkeudessa. Mittaamalla väreiden koon he voivat päätellä, kuinka kauan sitten ja kuinka kaukana tänään näkemämme CMB-valo luotiin. Tutkijat voivat sitten vakiintuneen kosmologisen teorian pohjalta arvioida kuinka nopeasti maailmankaikkeus laajenee.

Molemmilla lähestymistavoilla on kuitenkin haittoja. Ääniaaltomenetelmät luottavat suuresti siihen, miten ääni kulki varhaisessa maailmankaikkeudessa, mikä riippuu puolestaan ​​tietyn tyyppisen aineen yhdistelmästä tuolloin, kuinka kauan ääniaallot kulkivat ennen kuin ne jättivät jälkensä CMB: hen, ja oletuksiin maailmankaikkeuden laajentuminen tuosta ajasta lähtien. Samaan aikaan kosmisen etäisyyden tikkaat -menetelmät ketjuttavat yhteen arvioiden sarjan, alkaen tutkan arvioista etäisyydestä aurinkoon ja parallaksiarvioista etäisyydestä sykkiviin tähtiin, joita kutsutaan kefeideiksi. Tämä tuo käyttöön kalibrointi- ja mittausketjun, joista jokaisen on oltava riittävän tarkka ja tarkka, jotta varmistetaan luotettava arvio Hubble-vakiosta.

But there is a way to measure distances more directly, based on what are called strong gravitational lenses. Gravity bends spacetime itself and with it the path light takes through the cosmos. One special case is when a very massive object, such as a galaxy, bends the light of a distant object around such that light reaches us along multiple different paths, effectively creating multiple images of the same background object. A particularly beautiful example is when the distant object varies over time—for example, as accreting supermassive black holes, known as quasars, do. Because the light travels slightly different amounts of time along each path around the lensing galaxy, the result is multiple slightly out-of-sync images of the same flickering.

This phenomenon is more than just pretty. Back in the 1960s, students of Einstein's theory of gravity, general relativity, showed they could use strong gravitational lenses and the light they bend to more directly measure cosmic distances—if they could measure the relative timing along each path precisely enough and if they knew how matter in the lensing galaxy was distributed.

Over the last decade, Birrer said, measurements became precise enough to take this method, time-delay cosmography, from idea to reality. Successive measurements and a dedicated effort by the H0LiCOW, COSMOGRAIL, STRIDES, and SHARP teams, now under the joint umbrella organization TDCOSMO, culminated in a precise Hubble constant measurement at around 73 kilometers per second per megaparsec with a precision of 2%. That's in agreement with estimates made with the local distance ladder method, but in tension with the cosmic microwave background measurements under the standard cosmological model assumptions.

Galaxy mass distribution assumptions

But something didn't sit right with Birrer: The models of galaxy structure previous studies relied on might not have been accurate enough to conclude that the Hubble constant was different from estimates based on the cosmic microwave background. "I went to my colleagues and said, 'I want to conduct a study that does not rely on those assumptions,'" Birrer said.

In their place, Birrer proposed to investigate a range of additional gravitational lenses to make more observationally grounded estimate of the mass and structure of the lensing galaxies to replace previous assumptions. The new avenue Birrer and the team, TDCOSMO, were undertaking was deliberately held blind—meaning the entire analysis was performed without knowing the resulting outcome on the Hubble constant—to avoid experimenter bias, a procedure established already in the previous analyses of the team and an integral part in moving forward, Birrer said.

Based on this new analysis with significantly fewer assumptions applied to the seven lensing galaxies with time delays the team has analyzed in previous studies, the team arrived at a higher value of the Hubble constant, around 74 kilometers per second per megaparsec, but with greater uncertainty—enough so that their value was consistent with both high and low estimates of the Hubble constant.

However, when Birrer and TDCOSMO added 33 additional lenses with similar properties—but without a variable source to work for time-delay cosmography directly—used to estimate galactic structure, the Hubble constant estimate went down to about 67 kilometers per second per megaparsec, with a 5% uncertainty, in good agreement with sound-wave estimates such as that from the CMB, but also statistically consistent with the previous determinations, given the uncertainties.

That substantial shift does not mean the debate over the Hubble constant's value is over—far from it, Birrer said. For one thing, his method introduces new uncertainty into the estimate associated with the 33 additional lenses being added into the analysis, and TDCOSMO will need more data to confirm their results, although that data may not be far off into the future. Birrer: "While our new analysis does not statistically invalidate the mass profile assumptions of our previous work, it demonstrates the importance of understanding the mass distribution within galaxies," he said.

"We are collecting now the data that will allow us to gain back most of the precision we previously had achieved based on stronger assumptions. Looking further ahead we'll also have images from a lot more lensing galaxies from the Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time to draw on to improve our estimates. Our current analysis is only the first step and paves the way to utilizing these upcoming data sets to provide a definite conclusion on the remaining problem."


Er, X., & Rogers, A. (2018). Two families of astrophysical diverging lens models. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 475(1), 867–878.

Crisnejo, G., Gallo, E., Rogers, A. (Forthcoming). Finite distance corrections to the light deflection in a gravitational field with a plasma medium. Preprint:arXiv 1807.00724.

Rogers, A. (2017). Escape and trapping of low-frequency gravitationally lensed rays by compact objects. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 465(2), 2151–2159.

Read more BU Research

Research at Brandon University follows comprehensive policies designed to safeguard ethics, to ensure academic integrity, to protect human and animal welfare and to prevent conflicts of interest.

Research Connection

Contact Us

Brandon University
270 - 18th Street
Brandon, Manitoba
R7A 6A9


Models for an Expanding Universe

At first, thinking about Hubble’s law and being a fan of the work of Copernicus and Harlow Shapley, you might be shocked. Are all the galaxies really moving away from us? Is there, after all, something special about our position in the universe? Worry not the fact that galaxies are receding from us and that more distant galaxies are moving away more rapidly than nearby ones shows only that the universe is expanding uniformly.

A uniformly expanding universe is one that is expanding at the same rate everywhere. In such a universe, we and all other observers, no matter where they are located, must observe a proportionality between the velocities and distances of equivalently remote galaxies. (Here, we are ignoring the fact that the Hubble constant is not constant over all time, but if at any given time in the evolution of the universe the Hubble constant has the same value everywhere, this argument still works.)

To see why, first imagine a ruler made of stretchable rubber, with the usual lines marked off at each centimeter. Now suppose someone with strong arms grabs each end of the ruler and slowly stretches it so that, say, it doubles in length in 1 minute ([link]). Consider an intelligent ant sitting on the mark at 2 centimeters—a point that is not at either end nor in the middle of the ruler. He measures how fast other ants, sitting at the 4-, 7-, and 12-centimeter marks, move away from him as the ruler stretches.

Figure 4. Ants on a stretching ruler see other ants move away from them. The speed with which another ant moves away is proportional to its distance.

The ant at 4 centimeters, originally 2 centimeters away from our ant, has doubled its distance in 1 minute it therefore moved away at a speed of 2 centimeters per minute. The ant at the 7-centimeters mark, which was originally 5 centimeters away from our ant, is now 10 centimeters away it thus had to move at 5 centimeters per minute. The one that started at the 12-centimeters mark, which was 10 centimeters away from the ant doing the counting, is now 20 centimeters away, meaning it must have raced away at a speed of 10 centimeters per minute. Ants at different distances move away at different speeds, and their speeds are proportional to their distances (just as Hubble’s law indicates for galaxies). Yet, notice in our example that all the ruler was doing was stretching uniformly. Also, notice that none of the ants were actually moving of their own accord, it was the stretching of the ruler that moved them apart.

Now let’s repeat the analysis, but put the intelligent ant on some other mark—say, on 7 or 12 centimeters. We discover that, as long as the ruler stretches uniformly, this ant also finds every other ant moving away at a speed proportional to its distance. In other words, the kind of relationship expressed by Hubble’s law can be explained by a uniform stretching of the “world” of the ants. And all the ants in our simple diagram will see the other ants moving away from them as the ruler stretches.

For a three-dimensional analogy, let’s look at the loaf of raisin bread in [link]. The chef has accidentally put too much yeast in the dough, and when she sets the bread out to rise, it doubles in size during the next hour, causing all the raisins to move farther apart. On the figure, we again pick a representative raisin (that is not at the edge or the center of the loaf) and show the distances from it to several others in the figure (before and after the loaf expands).

Kuva 5. As the raisin bread rises, the raisins “see” other raisins moving away. More distant raisins move away faster in a uniformly expanding bread.

Measure the increases in distance and calculate the speeds for yourself on the raisin bread, just like we did for the ruler. You will see that, since each distance doubles during the hour, each raisin moves away from our selected raisin at a speed proportional to its distance. The same is true no matter which raisin you start with.

Our two analogies are useful for clarifying our thinking, but you must not take them literally. On both the ruler and the raisin bread, there are points that are at the end or edge. You can use these to pinpoint the middle of the ruler and the loaf. While our models of the universe have some resemblance to the properties of the ruler and the loaf, the universe has no boundaries, no edges, and no center (all mind-boggling ideas that we will discuss in a later chapter).

What is useful to notice about both the ants and the raisins is that they themselves did not “cause” their motion. It isn’t as if the raisins decided to take a trip away from each other and then hopped on a hoverboard to get away. No, in both our analogies, it was the stretching of the medium (the ruler or the bread) that moved the ants or the raisins farther apart. In the same way, we will see in The Big Bang chapter that the galaxies don’t have rocket motors propelling them away from each other. Instead, they are passive participants in the expansion of space. As space stretches, the galaxies are carried farther and farther apart much as the ants and the raisins were. (If this notion of the “stretching” of space surprises or bothers you, now would be a good time to review the information about spacetime in Black Holes and Curved Spacetime. We will discuss these ideas further as our discussion broadens from galaxies to the whole universe.)

The expansion of the universe, by the way, does not imply that the individual galaxies and clusters of galaxies themselves are expanding. Neither raisins nor the ants in our analogy grow in size as the loaf expands. Similarly, gravity holds galaxies and clusters of galaxies together, and they get farther away from each other—without themselves changing in size—as the universe expands.


Our Beautiful Universe - Photos and Videos

I thought telescopes was rather expensive (which they can be) , but if anybody has got a ton of money to spend, go for a couple of high-tier tele- or zoom lenses, and you'll see your money disappear faster than Millennium Falcon. :)

Therefore I will go for some decent budget lenses from budget brands and/or maybe some vintage lenses with manual focus. There are a lot of interesting sites and videos with reviews on good budget lenses.

If I had a heftier mount, something like this would be a surprisingly good deal for astrophotography:

Nikon Nikkor 600mm F/4 ED IF Manual Focus Lens $1400US

. In other news, we had three clear nights in a row over the weekend, so I worked on Orion @ 105/2 (5.4 hours @ ISO 64), incomplete background correction:

The interesting bits look much better now (100% crops):

For comparison, here's what 4.7 hours of 400/2.8 ISO 500 looks like, scaled to 200%:

I composited the Hydrogen Alpha (9 x 5min 6400iso 600mm f/9) with the RGB (60 x 2min - 12800iso 600mm f/9) and got this:

I stumbled upon a very funny picture when I was on a review page about camera lens mount adapters.
This one seems to be a small and nifty allround lens, and easy to pack :

handle on that lens is about as big as my cheap 70mm telescope.

One of my zoom lenses is a Tamron.

  • Chinon 135mm f/2.8 (according to reviews I've seen, people say it is a very sharp lens)
  • Tamron 55-200mm f/4-5.6
  • Optomax 300mm f/5.6

I've also been looking at the Olympus Teleconverter 1.7x, since I've seen it recommended many times.
If anybody has any other teleconverter to recommend, please do!

    Chinon 135mm:
    4x (default)
    7x (with TC)

Magnification = Focal length * Sensor crop factor / 50 mm
(50 mm is human eye equivalent, right?)

The sensor crop factor for APS-C is 1.5x, so

Magnification = Focal length * 1.5 / 50 mm = Focal length * 0.03

Adding a teleconverter (TC) means

Magnification = Focal length * TC magnification * crop factor / 50 mm

and for a Teleconverter 1.7x and an APS-C sensor this means

Magnification = Focal length * 1.7 * 0.03 = Focal length * 0,051 = (ca) Focal length / 20

50mm on a crop sensor is about 26 degree horizontal field of view, human eye is about 210 degrees horizontal field of view.
https://www.nikonians.org/reviews/fov-tables

Subjectively it could be argued 50mm lens on a full frame sensor shows the part of your vision which you pay most attention to and has a natural appearance. Those 50mm lenses usually have large aperatures (f/1.4) for enhanced bokeh and artistic effect, which also makes them the best option for low light photography as well since the large aperature lets in the most light.

I stumbled upon a very funny picture when I was on a review page about camera lens mount adapters.
This one seems to be a small and nifty allround lens, and easy to pack :

handle on that lens is about as big as my cheap 70mm telescope.

Heh- how about these lenses?

Unlike macro (or micro) imaging, when the object distance is much much much much larger than the lens focal length, it's usually more convenient to think in terms of 'angular magnification'- comparing the angles subtended by object and image. Angular magnification (relative to unaided vision) can be easily estimated by the ratio of camera lens to eyeball lens- 400mm is about 8x angular magnification, for example.

There is also a slight complication that lens magnification varies with object distance (except for telecentric lenses). That's called 'perspective distortion' and used to great effect with ultrawide-angle and fisheye lenses.

That is definitely not correct- I am not able to see behind myself. A single eyeball has a (static) field of view about 30 degrees:

Together your eyes cover a binocular field of view about 120 degrees.

“If the analogy of the eye's retina working as a sensor is drawn upon, the corresponding concept in human (and much of animal vision) is the visual field.[3] It is defined as "the number of degrees of visual angle during stable fixation of the eyes".[4] Note that eye movements are excluded in the definition. Different animals have different visual fields, depending, among others, on the placement of the eyes. Humans have a slightly over 210-degree forward-facing horizontal arc of their visual field,[5][6] while some birds have a complete or nearly complete 360-degree visual field.”

“For example, binocular vision, which is the basis for stereopsis and is important for depth perception, covers 114 degrees (horizontally) of the visual field in humans[7]the remaining peripheral 40 degrees on each side have no binocular vision (because only one eye can see those parts of the visual field).”

Hello, please do you know somebody how to adjust exp. time clone and ISO in Open Camera?
I tried by phone camera Orion Trapezium with bad (suburb) ligt condition of course and there is probably just stars Orionis A,C,D I suppose and some remote star..

Thank you and lot of succes.

Attachments

“If the analogy of the eye's retina working as a sensor is drawn upon, the corresponding concept in human (and much of animal vision) is the visual field.[3] It is defined as "the number of degrees of visual angle during stable fixation of the eyes".[4] Note that eye movements are excluded in the definition. Different animals have different visual fields, depending, among others, on the placement of the eyes. Humans have a slightly over 210-degree forward-facing horizontal arc of their visual field,[5][6] while some birds have a complete or nearly complete 360-degree visual field.”

“For example, binocular vision, which is the basis for stereopsis and is important for depth perception, covers 114 degrees (horizontally) of the visual field in humans[7]the remaining peripheral 40 degrees on each side have no binocular vision (because only one eye can see those parts of the visual field).”

I'm not entirely sure what we are arguing about- again, looking through a 50mm lens (35mm image format) provides a nearly perfectly matched visual field, this can be easily verified.

A really good reference for the optics of human eyes is Atchison's book:

and a really good reference for the physiology of vision is Snowden's book:


Using general relativity to magnify the cosmos

MAGNIFYING THE COSMOS The light from a distant galaxy (lower right) is warped by the gravity of a closer, massive galaxy (bright blur in center).

Share this:

October 6, 2015 at 12:38 pm

One of the most powerful known magnifying lenses isn’t found on Earth. The lens is built from stars, gas and dark matter and lies about 4 billion light-years away. As astronomers peer through it, they are finding the seeds of galaxies that were scattered around the universe more than 13 billion years ago.

The lens is known as Abell 2744, a cosmic pileup where four groups of galaxies are colliding to create one gargantuan gathering with the mass of about 2 quadrillion suns (SN: 6/13/15, p. 32). The gravity from all that mass redirects any light that tries to sneak past, bending and focusing it, creating bigger and brighter images of galaxies far beyond the cluster.

Abell 2744 is useful as an astronomical tool because the universe obeys Albert Einstein’s general theory of relativity. That theory describes how gravity, mass, space and time work together to build a universe. It forms the bedrock of science’s understanding of the cosmos. And for astronomers today, two primary consequences of general relativity — mass’s power to focus light plus the ripples in spacetime generated when masses accelerate — provide robust tools for investigating the cosmos. Giant lenses in space are at the forefront of efforts to explore the origins of galaxies. Elusive gravitational waves, meanwhile, can reveal unseen collisions between stellar corpses, such as black holes and neutron stars.

Gravitational lenses and waves are not new ideas. Einstein knew that his theory implied that both exist. In 1937, Caltech astrophysicist Fritz Zwicky proposed that lenses should be found around some massive galaxies. Decades passed before astronomical technology verified that idea: It wasn’t until 1979 that astronomers detected a real-life example of a gravitational lens in the double image of a quasar — side-by-side glimpses of a galaxy’s blazing heart, resembling a pair of oncoming headlights.

Sign Up For the Latest from Science News

Headlines and summaries of the latest Science News articles, delivered to your inbox

Einstein calculated how the gravity of one star could amplify the light of another more distant star, but he also reasoned that the odds of seeing it are abysmally low. In recent years, the Optical Gravitational Lensing Experiment, one of several efforts to detect celestial bodies wandering in front of stars in the galaxy, has recorded about 2,000 possible events annually.

“It’s amusing how today lensing is so respected,” says Richard Ellis, an astrophysicist at the European Southern Observatory in Garching, Germany. “I’m old enough to remember when it was regarded as a bit wacky.”

Over the last couple of decades, lensing has been used to study all manner of things. Some nearby lenses forged from single stars have revealed planets in our own galaxy, including a few orphans that drift through the Milky Way without a sun to call home (SN: 4/4/15, p. 22). Other lenses, like Abell 2744, let astronomers peer across the cosmos to see galaxies growing up in the early universe.

Telescopes look back in time light from the most distant locales travels for nearly the entire 13.8-billion-year history of the universe. As astronomers poke around for galaxies so far away (and so far back in time), they hope to find the seeds of what eventually became modern galaxies. Only abnormally bright galaxies, however, can typically be spotted across such distances.

Cosmic looking glass

Sometimes galaxies can work as lenses to more distant galaxies.

Everything seen so far at the edge of the universe is the brightest, biggest, craziest at that time,” says Jennifer Lotz, an astrophysicist at the Space Telescope Science Institute in Baltimore. Our galaxy, though, “is not big and crazy it’s more typical.” To find those more classic, less showy protogalaxies requires a really big magnifying glass.

Lotz is leading a three-year effort, known as the Frontier Fields project, to stare at six massive clusters with the Hubble Space Telescope and hunt for the seeds of galaxies similar to our own. Four clusters have been analyzed the remaining two are now coming under scrutiny.

While peering through one of the clusters, Abell 2744, astronomers recently found a candidate for one of the most distant galaxies known, a toddler growing up about 500 million years after the Big Bang. The galaxy appears as a faint red smudge — or rather, three smudges — as its light traverses multiple paths through the cluster. This remote galaxy is tiny and dense, squeezing the mass of about 40 million suns into a ball just several hundred light-years across. It’s a pale dot compared with the Milky Way. Images such as these add to astronomers’ scrapbook of how galaxies grew over the history of the universe.

The building blocks of galaxies aren’t the only things lurking behind these lenses. In March, researchers announced that they saw the same supernova explode not once but four times (SN Online: 3/5/15).

“I just did not expect to see that at all,” Lotz says. “We got so lucky. The timing was perfect.”

The light from the exploding star, which took 9.4 billion years to reach Earth, fell squarely on one galaxy sitting in one of the Frontier Fields clusters. That galaxy’s gravity steered the light along four different paths, creating a quadruple replay, with each additional flash appearing days to weeks after its predecessor.

“The story’s not done,” she says. “We expect yet another one to show up in the next year or two.” By studying how the lens warps the light from background galaxies, researchers have calculated that there’s a fifth road for the light to travel along. Astronomers now have a rare opportunity to know about a supernova before it appears. “It’s an amazing example of gravitational lensing,” Lotz says.

Expansion ramped up

Strong gravitational lenses built by massive clusters are powerful tools. But they’re not that common. The light from most galaxies doesn’t pass near a cluster such as Abell 2744 on its way to Earth. But there are plenty of smaller clusters and long rivers of galaxies, known as galaxy filaments, that fiddle with the light and create weak lenses. “Every distant object has its image distorted by a small amount,” says Joshua Frieman, an astrophysicist at the Fermi National Accelerator Laboratory in Batavia, Ill.

One supernova appears four times (arrows) as its light follows multiple paths around an intervening galaxy. NASA, ESA, S. Rodney/JHU, the FrontierSN team T. Treu/UCLA, P. Kelly/UC Berkeley, the GLASS team J. Lotz/STScI, the Frontier Fields team M. Postman/STScI, the CLASH team Z. Levay/STScI

That subtle distortion could be a key to unraveling one of the thorniest mysteries in modern astronomy: what’s causing the expansion of the universe to speed up?

Supernovas in other galaxies appear farther away than would be expected from a gradually expanding universe. Around 7 billion years ago, something stepped on the cosmic accelerator and picked up the pace of the expansion.

Researchers call this repulsive force “dark energy” (SN: 5/5/12, p. 17). They don’t know exactly what it is, but one idea is that it is some intrinsic property of space that has always been there, lurking in the background. At some point, as the universe stretched out, the density of matter and energy dropped enough for dark energy to become dominant.

The idea started with Einstein when he realized that his theory described an unstable universe, one in which gravity could pull all its stars inward in a massive collapse. That clearly hadn’t happened, so he fudged his equations and added in a “cosmological constant” to set things right.

“In order to arrive at this consistent view,” Einstein wrote in 1917, “we admittedly had to introduce an extension of the field equations of gravitation which is not justified by our actual knowledge of gravitation.”

He dropped the idea after Edwin Hubble reported in 1929 that galaxies appeared to recede from each other at ever greater speeds the farther away they were — a discovery that implied the universe was expanding. But Einstein’s creative accounting has come back into vogue. Today his cosmological constant might be the parameter that describes how dark energy inflates the universe.

Astronomers need to know a few more things about dark energy, though. For example, is dark energy truly constant, Ellis asks, or has it changed over time? “Until we measure it as a function of time,” he says, “we don’t know.”

Dark energy competes with dark matter — an elusive substance that holds together galaxies and their clusters — to erect the scaffolding for the universe, the places where atoms can get together and form stars and planets. Dark matter pulls things together and dark energy tries to pry it all apart. “It’s an epic struggle,” Frieman says.

Frieman leads a project called the Dark Energy Survey, one part of which is spending five years tracking how this tug-of-war has changed over time. The survey is looking for weak gravitational lenses created by that scaffolding. Hidden caches of dark matter slightly skew images of thousands of galaxies that share the same patch of sky. By measuring the very subtle distortions of about 200 million galaxies, researchers are mapping dark matter clumps back to a time when the universe was about half its current size (SN: 5/16/15, p. 9). Knowing how the cosmic clumpiness changed since then will help researchers get a sense of how, or if, dark energy changed as well.

The Dark Energy team is in its third year and is beginning to analyze the data from its first season. Frieman expects that the combined data from the first two years should start to rule out some ideas about what dark energy is.

Ripples in space

Even with gravitational lenses, some things are just too far or too faint to be seen. Einstein’s universe, fortunately, has a work-around: gravitational waves. Gravity is caused when mass puckers the fabric of spacetime. Like a ball bouncing off a rubber sheet, any accelerating mass should send out gravitational waves, ripples that cause space itself to stretch and squeeze.

Story continues after graphic

Tuning into gravity

Like the tuner on a radio, different detectors (bottom row) pick up different frequencies of gravitational waves. The frequency depends on what created the ripples (sources, top row). Waves from binary supermassive black holes oscillate slowly compared with supernovas, which generate high-frequency waves. Pulsar timing detectors are best for sensing waves in which years pass between peaks ground-based interferometers perk up when hit by waves oscillating hundreds of times per second. Source: NASA

Creating detectable flutters requires cataclysmic events. Colliding black holes, merging neutron stars and even the Big Bang itself (SN: 2/21/15, p. 13) should send out ripples in space that echo across the cosmos. If there were a way to sense these spacetime swells, astronomers could investigate entities whipping around the universe that might otherwise remain unseen.

Searches for such signals have been under way at the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, or LIGO, twin facilities in Louisiana and Washington state. Should a wave wash over the Earth, the precise distance between pairs of mirrors suspended at the ends of perpendicular 4-kilometer-long tubes will oscillate as the space between the mirrors expands and contracts. Lasers that ricochet within these tubes can sense changes in distance far less than a thousandth of the width of a proton.

When stars collide

As two neutron stars spiral toward each other, as in this illustration, they radiate gravitational waves that are detected only during the final fraction of a second before the two merge.

Astronomers have already detected gravitational waves indirectly. In 1974, Joseph Taylor (SN: 7/11/15, p. 4) and Russell Hulse, then at the University of Massachusetts Amherst, discovered the first binary pulsar, a rapidly spinning neutron star orbiting a companion. Over the next several years, the pulsar drifted toward its unseen partner at the rate of 3.5 meters per year — an orbital tightening predicted by general relativity if the duo is radiating gravitational waves. The discovery netted Taylor and Hulse the 1993 Nobel Prize in physics.

The ripples from the Hulse-Taylor binary are too subtle to be seen directly. But as the two stars snuggle up, the waves will get stronger. In the final milliseconds before the stars collide, spacetime will ring loud enough for LIGO to hear. That collision won’t happen for another 300 million years, though.

“We don’t want to wait that long,” says Martin Hendry, an astrophysicist at the University of Glasgow in Scotland. “What we’re banking on is that there are many such systems in our galaxy and beyond, and that’s what we’re waiting to detect.”

LIGO’s first eight-year search wrapped up in 2010 with nothing to show. In September, LIGO began another go at hunting its elusive quarry. The second attempt, dubbed Advanced LIGO, uses better instruments, and mission scientists are confident that they will see something in the next few years.

Wave catcher

Researchers hope to detect gravitational waves from colliding black holes and neutron stars using an interferometer. Laser light is bounced off mirrors down two perpendicular tubes before recombining, where it is measured by a light-sensitive detector. A passing gravitational wave will change the lengths of the tubes, which will make the brightness of the recombined light change because light waves in the combining beams will interfere with one another.

“The real astrophysics begins just after that,” Hendry says. Once researchers have a handful of detections, then LIGO and other similar facilities become just another astronomical tool, but one that is sensitive to changes in gravity rather than light. And unlike telescopes, which typically look at only one place at a time, gravitational wave detectors can listen to the entire sky.

Cosmic metronomes

LIGO should be able to pick up the relatively high frequencies of any neutron stars or black holes spiraling together within about 600 million light-years of Earth. Collisions between supermassive black holes (SN Online: 8/31/15) can be heard from much farther away, but they send out long, undulating waves to which LIGO is deaf. To sense these enormous waves — the peak-to-peak distances are measured in light-years — researchers are turning to pulsars.

Race toward a pulsar, and the tempo of radio bursts will appear to pick up as you run more quickly into successive pulses. Pull away from a pulsar, and the beat appears to slow. As Earth bobs on the spacetime ocean, it pulls away from some pulsars and moves toward others. By monitoring the pulses from dozens of these cosmic metronomes, researchers will know when Earth is riding the wave from a super­massive black hole collision.

“It’s like you’re detecting waves on the ocean by being able to measure the movement of a boat,” says Ryan Lynch, an astronomer at McGill University in Montreal.

The change in distance between Earth and one of these pulsars is staggeringly small: about one part in a quadrillion. That’s like trying to measure a one-kilometer change across roughly 100 light-years.

Three projects known as pulsar timing arrays, in North America, Europe and Australia, are using some of the largest radio telescopes to identify pulsars and look for these waves. The first thing they’ll probably pick up, Lynch says, is not a single event, but the background hum of many supermassive black holes colliding across the universe. Only the closest and biggest will rise above the noise.

Colliding black holes

This simulation shows how gravitational waves radiate from two black holes colliding. The yellow lines are regions of strong gravitational interactions around the black holes. The rippling red sheets are gravitational waves, which astronomers hope to detect with pulsar timing observations. The waves shift Earth’s distance from various pulsars. It’s like detecting waves on an ocean by measuring movement of a boat (Earth).

Should LIGO or the pulsar timing arrays not detect anything, that wouldn’t necessarily mean there’s something wrong with general relativity, Hendry says. It could just mean the assumptions about these collisions are incorrect (SN Online: 9/24/15). That’s one reason some researchers are trying to persuade the European Space Agency to launch a space-based version of LIGO known as eLISA (for evolved Laser Interferometer Space Antenna) in 2028. In the stillness of space, far removed from the shaky ground, eLISA should hear what LIGO cannot: the buzz from a wide variety of tightly coupled binary stars that litter the Milky Way.

“We’ll see hundreds or thousands of them, and they’re virtually guaranteed,” says Guido Mueller, a physicist at the University of Florida in Gainesville.

These snuggling stars, which are already well studied, will test both eLISA’s capabilities and predictions from general relativity. eLISA will also listen for binary supermassive black holes in other galaxies, a population that astronomers know very little about. And for eLISA, the sky is quite literally the limit.

“eLISA should basically see [the black holes] out as far as they exist,” Hendry says. The orbiting watchtower will sense collisions clear to the edge of the visible universe, back to the dawn of time. “There will eventually come a point where there aren’t any more black holes because they haven’t had time to form yet,” Hendry says. And putting together a census of binary supermassive black holes from the early universe, he adds, might help researchers understand what role (if any) these dark duos had in shaping galaxies during the billion or so years following the Big Bang.

General relativity came on the scene before anyone knew that the universe is expanding, a time when astronomers could not be certain that those fuzzy splotches of light in the sky were actually other galaxies. Now astronomers are ready to start poking at some fundamental truths about the universe, from the formation of the first stars and galaxies to what makes the cosmos tick. One hundred years after its publication, Einstein’s theory is poised to peel back the cosmic curtain even farther.

This article appears in the October 17, 2015, Science News with the headline, “Magnifying the cosmos: Using general relativity to see deep into space.”

Questions or comments on this article? E-mail us at [email protected]

A version of this article appears in the October 17, 2015 issue of Science News.

Citations

I. Babyk et al. The mass distribution in the galaxy cluster Abell 2744. Kinematics and Physics of Celestial Bodies. Voi. 28, April 2012, p. 69. doi: 10.3103/S0884591312020031.

The Dark Energy Survey collaboration. The Dark Energy Survey. arXiv:0510346. Published online October 12, 2005.

A. Einstein. On the general theory of relativity. Proceedings of the Royal Prussian Academy of Sciences. November 11, 1915, p. 778.

A. Einstein. Cosmological considerations in the general theory of relativity. Proceedings of the Royal Prussian Academy of Sciences. February 15, 1917, p. 142.

A. Einstein. On gravitational waves. Proceedings of the Royal Prussian Academy of Sciences. February 21, 1918, p. 154.

A. Einstein. On the cosmological problem of the general theory of relativity. Proceedings of the Royal Prussian Academy of Sciences. 1931, p. 235.

eLISA consortium. The gravitational universe. arXiv:1305.5720. Published online May 24, 2013.

E. Hubble. A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Kansallisen tiedeakatemian julkaisut. Voi. 15, March 15, 1929, p. 168. doi: 10.1073/pnas.15.3.168.

R.A. Hulse and J.H. Taylor. Discovery of a pulsar in a binary system. Astrofyysinen lehti. Voi. 195, January 15, 1975, p. L51. doi: 10.1086/181708.

É.E.O. Ishida et al. When did cosmic acceleration start? How fast was the transition? Astroparticle Physics. Voi. 28, January 2008, p. 547. doi: 10.1016/j.astropartphys.2007.10.004.

B.C. Joshi. Pulsar timing arrays. International Journal of Modern Physics D. Voi. 22, January 2013, p. 1341008. doi: 10.1142/S0218271813410083.

C.J. Moore, R.H. Cole and C.P.L. Berry. Gravitational-wave sensitivity curves. Klassinen ja kvanttivakavuus. Voi. 32, January 8, 2015, p. 015014. doi:10.1088/0264-9381/32/1/015014.

S. Pandolfi. When did cosmic acceleration start? Nuclear Physics B Proceedings Supplements. Voi. 194, October 2009, p. 294. doi:10.1016/j.nuclphysbps.2009.07.029.

S. Perlmutter et al. Measurements of Ω and Λ from 42 high-redshift supernovae. Astrofyysinen lehti. Voi. 517, June 1, 1999, p. 565. doi: 10.1086/307221.

C. O’Raifeartaigh and B. McCann. Einstein’s cosmic model of 1931 revisited: an analysis and translation of a forgotten model of the universe. European Physical Journal H. Voi. 39, February 2014, p. 63. doi: 10.1140/epjh/e2013-40038-x.

Planck collaboration. Planck 2015 results. I. Overview of products and scientific results. arXiv: 1502.01582. Published online August 10, 2015.

J.H. Taylor and J.M. Wiesberg. A new test of general relativity: gravitational radiation and the binary pulsar PSR 1913+16. Astrofyysinen lehti. Voi. 253, February 15, 1982, p. 908. doi: 10.1086/159690.

D. Walsh, R.F. Carswell and R.J. Weymann. 0957 + 561 A, B: twin quasistellar objects or gravitational lens? Luonto. Voi. 279, May 31, 1979, p. 381. doi:10.1038/279381a0.

J.M. Weisberg, J.H. Taylor and L.A. Fowler. Gravitational waves from an orbiting pulsar. Tieteellinen amerikkalainen. Voi. 245, October 1981, p. 74. doi: 10.1038/scientificamerican1081-74moore2014.

10 candidate multiply imaged by the Hubble Frontier Fields cluster A2744. Astrofysiikan lehtien kirjeet. Voi. 793, September 20, 2014, p. L12. doi: 10.1088/2041-8205/793/1/L12.


Related Links

Students tackle pressing global challenges

Clinton Global Initiative University to boost social impact projects

No summer vacation for innovation at Polsky Center

Students at UChicago’s innovation hub work on startups, social impact

NASA mission honors pioneering UChicago physicist

Prof. Eugene Parker, who redefined how we view the sun, witnesses launch of solar mission