Теория относительности Эйнштейна
В XX в. в астрономии произошли революционные изменения, прежде всего, быстрое развитие техники наблюдений. В первой половине века появление мощных телескопов и других приборов дало астрономам возможность наблюдать слабые и далекие объекты. Тогда же возникли новые физические теории, которые позволили объяснить эти наблюдения. Например, после открытия ядерных реакций удалось понять, почему светят звезды и Солнце.
Ядерные реакции, идущие в недрах светил, удалось объяснить с помощью квантовой механики и теории относительности. Благодаря первой из них астрономия перешла от изучения в основном механических движений космических тел к изучению их физических и химических характеристик.
Теория относительности, разработанная Альбертом Эйнштейном в начале столетия, включает специальную теорию относительности (СТО) и общую теорию относительности (ОТО). Специальная теория относительности описывает законы физики в инерциальных системах отсчёта и устанавливает постоянство скорости света. Общая теория относительности связывает гравитацию с геометрией пространства-времени. Общая теория относительности стала основой теоретического описания явлений во Вселенной и её эволюции в целом.
Наряду с теориями существенно совершенствовались и экспериментальные методы астрономии. От наблюдений в оптическом диапазоне спектра она перешла к наблюдениям во всех диапазонах длин электромагнитных волн — микроволновом (радиодиапазоне), гамма-, инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и оптическом излучениях.
В качестве примера приведем возникший в 1930-е гг. новый раздел астрономии — радиоастрономию. Оказывается, что из многих точек небесной сферы приходят электромагнитные излучения в диапазоне от миллиметровых до метровых волн. Многие из этих источников излучения оказались галактиками.
В 1960-е гг. были найдены почти точечные мощные источники, которыми оказались слабые объекты с необычными оптическими спектрами. Спектр их излучения очень сильно смещен в сторону длинных волн (это называют красным смещением). Большое красное смещение спектральных линий позволяет определять космологическое удаление таких объектов; многие квазары действительно находятся на расстояниях в миллиарды световых лет. Эти загадочные объекты получили название квазаров.
Еще более загадочны источники периодических импульсов излучения — пульсары. Их периоды вращения могут составлять от миллисекунд до нескольких секунд и более. Наконец, с помощью радиоастрономических наблюдений изучено распределение межзвездного водорода в галактике Млечный Путь и подтверждено её спиральное строение.
В ядерных процессах, происходящих в недрах звезд, в том числе и Солнца, выделяются особые частицы огромной проникающей способности — нейтрино. Их исследование привело к возникновению еще одного направления нейтринной астрономии.
Во второй половине XX в. начались астрономические исследования с помощью космических аппаратов и наблюдений космонавтов околоземного космического пространства, Луны и планет Солнечной системы. Все это обусловило значительное расширение наблюдаемой части Вселенной и привело к открытию целого ряда необычных и порой необъяснимых явлений.
