Спустя после столетия как Альберт Эйнштейн представил общую теорию относительности, у астрономов остается благодатная почва для научных наблюдений и экспериментов.
Революционная идея Эйнштейна была получена из его специальной теории относительности, опубликованной за 10 лет до этого, объединив пространство и время в единый континуум пространства-времени.
Специальная теория относительности не учитывала гравитационные эффекты. Эйнштейн трудился еще 10 лет, чтобы понять физику, прежде чем его открытие перетекло в четыре части лекции в Прусской академии наук, которая завершилась 25 ноября 1915 года.
"До того момента как Альберт Эйнштейн опубликовал свою общую теорию относительности, мы считали, что гравитация это какая-то магическая сила", - сказала астрофизик НАСА Ира Торп из Центра космических полетов имени Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд.
Согласно теории Исаака Ньютона, которая доминировала в физике на протяжении 200 лет, если масса в одной части Вселенной перемещается, все другие массы в остальной части Вселенной должны мгновенно прийти в движение.
Эта концепция, однако, противоречит импликации специальной теории относительности Эйнштейна, которая установила универсальное ограничение скорости, согласно которой ничто не может двигаться быстрее скорости света.
Пример: вдруг в один день исчезнет Солнце. Согласно ньютоновской физики, эффект будет ощущаться немедленно на Земле. Согласно теории Эйнштейна потребуется около восьми минут, чтобы преодолеть расстояние в 93 млн. миль между Землей и Солнцем, прежде чем мы заметим это.
Эйнштейн также понял, что масса может изгибать гравитационные волны, как будто шар для боулинга катится по батуту.
Одной из новейшей гранью общей теории относительности является поиск гравитационных волн, которые обусловлены рябью в пространства-времени, вызванная массивными объектами.
Также как шар для боулинга проваливается в батуте сильнее, чем бейсбольный мяч, такие объекты как черные дыры искривляют пространство-временя больше, чем относительно ничтожные объекты, такие как Солнце.
"Существует целый спектр гравитационных волн так же, как существует целый спектр электромагнитных волн. У нас есть радио, инфракрасное, ультрафиолетовое, видимое, рентгеновское излучение, такие же типы есть и у гравитационных волн", - сказала Торп.
Хотя астрономы до сих пор не обнаружили каких-либо признаков гравитационных волн, они знают, что они существуют благодаря компьютерному моделированию.
Самые длинные гравитационные волны были произведены в результате Большого Взрыва 13,8 млрд. лет назад. "Они простираются через всю Вселенную, в то время как она расширяется. Они расширяются вместе с Вселенной", - сказала Торп.
Некоторые ученые изучают остатки космического микроволнового фонового излучения, которые являются своеобразными отпечатками пальцев гравитационных волн. Другие охотятся на гравитационные волны массивных, быстро движущихся объектов, таких как двойные черные дыры.
В отличие от большинства телескопов, электромагнитные телескопы, которые используются для обнаружения гравитационных волн, больше похожи на микрофоны.
"Вы получаете множество данных со всех сторон, а затем вы просто анализируете их", - сказала она.
Общая теория относительности главенствовала на протяжении 100 лет, но вскоре она может столкнуться с самым сложным испытанием. Глобальная сеть радиотелескопов, связанных вместе, чтобы сформировать один общий телескоп, будет искать сверхмассивную черную дыру, расположенную в центре галактики Млечный Путь.
Черные дыры - объекты настолько плотные, что даже фотоны света не могут избежать искривления пространства-времени. Эти чудовища будут использованы для проверки общей теории относительности.
Хотя сама черная дыра не может наблюдаться по определению, ученые надеются проследить её воздействие, чтобы увидеть, как работает теория Эйнштейна. Результаты помогут определить, продержится ли общая теория относительности на протяжении следующих 100 лет.