オレゴン州西部で朝の空が暗くなると、リチャードベリーの3つのアルパカが納屋に退きました。 ベリーファームに集まっていた薄暗い日差しと小さな群衆（段ボール製のソーラーグラスとクワッドコプタードローンを手に入れた町外の人の群れ）が動物にストレスを与えました。 その間、月と太陽は頭上で珍しい天体バレエを演じていました。
2017年8月21日、99年ぶりに米国本土の両方の海岸を飾る最初の皆既日食が進行中でした。 しかし、アマチュア天文学者であり、かつては天文学誌の編集長だったベリーとポートランドコミュニティカレッジの学生グループは、眺めを楽しむためだけではありませんでした。 彼らは望遠鏡とカメラ装置を準備して、アルバート・アインシュタインの一般相対性理論の最初の成功したテストである、最も有名な皆既日食実験を繰り返しました。 グレート・アメリカン・エクリプスのほぼ100年前に、2つの天文学者チームが遠方の海岸に向かって、アイザック・ニュートンの重力理論が間違っていることを懐疑的な世界に納得させる日食を観察しました。
1915年に最初に公開されたアインシュタインの理論の結果の1つは、太陽のような巨大な天体が自分自身の周りの時空の構造を曲げることです。これがアインシュタインが重力の引力を説明した方法です。 この天体物理学の理論は、すべての物質によって作用する引力としての重力のニュートンの考え方とは大きく異なります。 アインシュタインによると、巨大な物体の近くを移動する光は、時空とともに曲げられます。 20世紀初頭、アインシュタインは皆既日食を使用して、この一見不合理な理論を実証する方法を思いつきました。
アインシュタインは、次のように課題を提示しました：太陽の周りの星の位置、つまり太陽の直接の光が月によって完全に遮られ、背景の星が見えるようにする貴重な瞬間を図に示します。 そして、日食がないときに同じ星を観察します。 彼の一般論が実際に比較的正しかった場合、それらの星の位置にわずかな違いがあります。これは、人間の目には見えませんが、細かい測定で検出できる変化です。
1919年、イギリスの天文学者アーサーエディントンとフランクダイソンは、アインシュタインが正しいかどうかを確認するために、それぞれアフリカ西海岸沖のプリンシペ島とブラジルのソブラルへの遠征を組織しました。 運命の日は5月29日でした。彼らが結果を公表すると、世界は決して同じになりません。少なくとも、私たちの理解は変わりません。
アーサー・エディントン（左）とフランク・ダイソン（右）。 （パブリックドメイン） 2017年、ポートランドコミュニティカレッジの物理学教授であるToby Dittrichは、Berry'sを含む多数の観測グループを調整し、2人の学生をアルパカファームに、その他をオレゴン山に送り、少なくともエディントンとダイソン。
両方の努力は、技術的な課題と天候の気まぐれに対処しなければなりませんでした。全体を観察する機会の窓がつかの間であることを知っていました。
1919年、天文学者は合計5分以上の明確な贅沢をしました。 2017年、皆既日食の段階はアメリカ人の視聴者にとって約2分間しか続きませんでした。 雲や風が通り過ぎると、貴重な瞬間の観測が台無しになる可能性があります。実際、1918年の米国の皆既日食中に雲のカバーが相対性試験を台無しにしました。
2017年の食のためにワイオミング州キャスパーに駐在し、ディットリッチの努力と調整するアマチュア天文学者であるドン・ブランズは、1936年から1954年の間にエディントン・ダイソン実験を再現する4つの失敗した試みに部分的に触発されました。
「これを行うことで、天文学者を安らかに眠らせたのです」とブランズは言います。
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エディントンとダイソンのそれぞれの専門知識により、これらは日食追跡タスクに適しています。 ダイソンはイギリスの天文学者であり、グリニッジの王立天文台を指揮していました。 エディントンはケンブリッジ天文台を指揮し、彼はまた、光自体が外向きの圧力をかけるため、太陽が自重で崩壊するのではなく、私たちが知っているように太陽が存在できることを示すために理論の分野で名を挙げました。
この画像は、2017年8月21日のオレゴンでの皆既日食の間の、太陽の大気の2番目から2番目の層である太陽の彩層のフラッシュスペクトルを示しています。 画像は、彩層の原子が放出する光の各波長での日食をキャプチャします。 たとえば、「水素アルファ」波長の光を放出する水素原子は、右側に赤色の光を生成し、カルシウム原子は左側に紫色を生成します。 （リチャードベリー/アルパカメドウズ天文台） プリンシペの努力は、アフリカの島の北西部にあるココアのプランテーションに配置され、エディントンとエドウィンコッティンガムによって実行されました。 エディントン自身のケンブリッジ天文台は日食に特化していないため、デュオはオックスフォード天文台からほとんど借りた機器を使用しました、ダニエル・ケネフィックの新しい本、疑念の影：アインシュタインの相対性理論を確認した1919日食
エディントンは、遠征で得たデータ分析のすべてを個人的に行った可能性がありますが、旅行中に残した記録は残っていません。 天体物理学者スブラマニアン・チャンドラセカールの直接の報告によれば、ダイソンはコディンガムに、エディントンがアインシュタインが予測したものの2倍のたわみ量を観測した場合、アインシュタインもニュートンの枠組みも予期しない奇妙な結果だと語った。一人で帰宅する必要があります。」
一方、ダイソンは実際にこの機会にイギリスを離れなかった。 ブラジルのソブラルに、彼は彼のスタッフの2人のメンバー、チャールズ・デイビッドソンとアンドリュー・クロムメリン、そして彼の展望台からいくつかの機器を送りました。 彼らが戻ったとき、ダイソンはチームのデータの分析を指示し、最終レポートでエディントンと協力しました。
1919の各チームは、ガラスプレートにエンコードされた2つの重要なデータを返す必要がありました。 少なくとも1枚のプレートが全体的に撮影され、もう1枚は夜に空に同じ星があり、前景には太陽と月がありません。 これがうまく行われたとしても、プレートを分析する人には本当の挑戦があります。
「もちろん、星はプレート上の小さな円のように見えました」とケネフィックは言います。 「位置の変化は実際には円のサイズよりも小さいことがわかりました。 ですから、これは非常に細かい測定です。 非常に困難な測定です。」
幸いなことに、ダイソンはこうした観察をして生計を立てました。 彼の通常の仕事には、星の位置の慎重な研究と小さな変化の調査が含まれていました。 彼はマイクロメーターネジと呼ばれる小さなデバイスを使用しました。このデバイスはプレートを1点から次の点まで移動し、物体間の距離を測定しました。
エディトンが「遭遇した最高の星空」と呼ぶ非常に明るい星団の近くに太陽があったため、1919年の食の日に彼らは幸運でした。彼らの明るさは望遠鏡のプレート上でそれらを見つけやすくします。より暗い星よりも、コロナと呼ばれる太陽の大気の外側の領域のまぶしさで失われる可能性があります。 （この過熱されたプラズマは、皆既日食中に肉眼でのみ見えますが、日食の間に太陽が輝いているように見えます。）
1919年のダイソン遠征プレートのコピープレート。マーキングはダイソンのグループによって作成されたと考えられています。 （コペンハーゲン大学、ニールスボーア研究所） 2方向の実験は成功し、どちらもアインシュタインのたわみ量の予測に近づきましたが、論争がなかったわけではありません。 ソブラル遠征の2つの望遠鏡のうちの1つは、円よりも汚れのように見える星が付いた、怪しげなプレートを作り出しました。 ダイソンはデータを破棄するように呼びかけたようです。一部の歴史家は、エディントン・ダイソンのグループがアインシュタインの権利を証明するのに非常に期待していて、同意しないデータを不適切に破棄したのではないかと考えています。
しかし、ケネフィックは、ダイソンが結果をごまかした可能性は低いと言います。 エディントンは、実験が行われる前にアインシュタインの予測を声で支持した科学者であり、ソブラルのプレートを投げることとは何の関係もありませんでした。
「科学や人生で完全に中立になることはめったにありません」とケネフィックは書いています。 「エディントンが自分の好みを明確に表明したことを罰することは、科学者が自分たちの見解を不正に抑圧することを求めているだけです。」
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アインシュタインは、彼の当時のニッチ理論が最終的に試されることを過度に心配していないようでした。 いくつかの人は、彼が試練全体について独善的だったとさえ示唆しているので、1919年の探検が何を見つけるかについて彼は少なくとも神経質ではないという彼の理論を確信しています。
「有名な科学者は彼に言った、「これについてあなたがどれほど落ち着いていたか本当に信じられない」」とケネフィックは言う。 「彼らは 『ああ、なんてこった、これはすごいよ。 そして彼は言った、「ええ、私は知っていました。」
1921年のアルバートアインシュタインの写真。（ユニバーサルヒストリアーカイブ/ゲッティイメージズによるUIG） しかし、アインシュタインの疑いの欠如にもかかわらず、彼は実験が実行されることを望みました。 1911年には、彼は他の天文学者にこの種の日食実験を行うことができるかどうかを尋ねていたので、彼は積極的に寄付を募りました。 彼は1914年にドイツの天文学者アーウィン・フロイントリッヒのクリミア遠征に資金を提供し、エディントンが最終的に行う日食観測を行ったが、フロイントリッヒの旅は運命に苦しんだ。 フランツ・フェルディナンド大公はフロイントリッヒがロシアを横断している間に暗殺され、第一次世界大戦が勃発し、天文学者は皇帝の部下に逮捕され、彼の装備は没収された。
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物理学者で哲学者のイルゼ・ローゼンタール・シュナイダーは、1919年9月にエディントン・ダイソンの実験で彼の予測が確認されたという電報を受け取った直後にアインシュタインと一緒にいたと言われています。 彼女は、アインシュタインは幸せそうに見えたがとしたことはなかったと書いており、彼の熱意の欠如は彼女を驚かせた。
「それで、彼女は言った、 『さて、あなたは理論があなたに反して見つかったなら、あなたは何を言ったでしょうか？ そのイベントで失望したでしょうか？」とケネフィックは言います。 「そして[アインシュタイン]は微笑んで言った、 『それなら、理論が正しいので、親愛なる主にごめんなさい。』
結果は、1919年11月6日にロンドンで開催された王立協会の会議で正式に発表され、アインシュタインを世界的な名声に導きました。 数学者のアルフレッドノースホワイトヘッドの説明によると、「緊張した関心の雰囲気全体はまさにギリシャのドラマの雰囲気でした。私たちは最高の出来事の展開で明らかにされた運命の命令についてコメントしているコーラスでした。 ステージングには劇的な品質がありました。伝統的な儀式、そして背景にはニュートンの写真があり、2世紀以上経った今、最も儀式的な一般化は最初の修正を受けることでした。
このビューは、23個の個別のスタックされた画像から作成され、全体が太陽の周りにある黄色の丸で囲まれた42個の星を示しています。 月の顔が見えるのは、「アースシャイン」（地球に反射した太陽の光）のためで、それから月に跳ね返ります。 大きなリングは、さまざまな露出時間で捕捉されたコロナを示しています。 （リチャードベリー/アルパカメドウズ天文台） しかし、1922年には別の日食があり、エディントンとダイソンの結果を裏付ける機会が他の人に与えられました。 しかし、当然、1919年に天文学者は「興奮しました。 彼らは幸せだった。 彼らは通電されました。 しかし、彼らは3年でそれを確認できました（彼らが確認できました）」とケネフィックは言います。 「3年間シャンパンを氷の上に置いても意味がありません。」
その1922年の食のために、カリフォルニアのリック天文台のグループがフォローアップ実験を行い、エディントンとダイソンのものと密接に一致した結果を得ましたが、それまでに、アインシュタインはすでに十分に称賛されていました。 （ダイソンも実験を繰り返してみましたが、彼の見解は曇っていました。）
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アインシュタインが予測した太陽の光のたわみを測定するために日食はもはや必要ないため、1973年以来、エディントン-ダイソンの実験を再現しようとする専門的な努力はありません。 たとえば、電波望遠鏡により、1970年代の科学者は、昼間、助けを借りずに、クエーサー（巨大なブラックホールが円盤に囲まれた巨大なブラックホールで構成される）からの太陽の曲がる光を観測できました。日食の。
20世紀初頭の日食実験を繰り返すために2017年に調整された多数のアマチュアグループDittrichのほとんどは、1回の実験がどの程度の方法で失敗するかを学びました。 10か所のサイトで、参加者は電源や露出過剰、大気の乱れなどの機器に問題があり、使用可能なデータを取得できませんでした。 あるグループは、重大な瞬間に誤って望遠鏡の三脚を蹴りました。 これらの失策は、1919年の探検の両方が、全体として使用可能な星を捕らえたことがどれほど幸運だったかを強調しています。
ベリーと彼と一緒に働いているポートランドコミュニティカレッジの学生は、12サイトのコラボレーションで成功した2つのグループの1つでした。 そして、ワイオミング州のキャスパーでアマチュア天文学者が行動する準備ができているドン・ブランズがいました。 彼は観察のために1年以上準備していた、そして彼はそれらの重要な全体の時間のために何度も練習していた。 彼は彼の観察で「見事に成功しました」とディットリッチは言います。
2017年の皆既日食を観測する準備をしているアマチュア天文学者。 左から右：アブラハムサラザール（学生）、ジェイコブシャルカンスキー（学生）、リチャードベリー（素人天文学者）、スティーブピンクストン（学生）、トビーディットリッチ（教授）。 （リチャードベリー提供） エディントンのプリンシペ遠征からのデータは、1.6秒の光偏向に変換されました-空を横切る距離の角度測定-ソブラルのダイソンの乗組員からのプレートは、1.98秒と約30パーセントの不確実性のマージンを示唆しました。 2017年、退職した光学物理学者であるBrunsは、アインシュタインが予測する正確な数値（1.7512アーク秒のたわみ）に変換した画像を撮影し、大気乱流に関連する不確実性はわずか3％でした。
この取り組みに関する彼の業績により、ブランズはアメリカ天文学会のチャンブリスアマチュアアチーブメントアワードを受賞しました。 彼の結果は、ジャーナルClassical and Quantum Gravityに掲載されました。
ベリー、ブランズ、ディットリッチはすでに2024年を楽しみにしており、次回は皆既日食がテキサスにメインから斜めに走ってアメリカに全体の魔法をもたらします。 Dittrich氏は、グループが実験を繰り返すためのより大きな努力を計画したいと言い、乱気流による不確実性を減らすことができれば、2017年にBrunsが得たよりもさらに正確な結果が得られる可能性があります。
エディントン・ダイソンの実験を振り返ると、ベリーはチームが100年前にやったことの重要性にまだstill敬の念を抱いています。
「それはやらなければならない実験であり、本当に本当に違いをもたらしました。 相対性理論の発展、そして量子力学とそれに続くものを追うだけなら、ベリーは「私たちの現代の世界はこれらの出来事に完全に依存している」と語った。
