科學家用新技術重現1919年證明愛因斯坦相對論的日全食

1919年5月29日的一次日全食，改變了我們對時空的理解。那次日食稱為「愛因斯坦日食」。當時新近發展的相對論，愛因斯坦這位年輕的德國物理學家預測太陽的重力應該使星光彎曲，這種效果只有在全食期間才能看到。當時一些著名的天文學家趕緊驗證他的預言是否正確。

一百多年後，歐洲南方天文台奧帕瓦物理研究所 （Institute of Physics in Opava）的彼得·霍拉萊克（Petr Horálek） 和布爾諾工業大學（Brno University of Technology）的米洛斯拉夫·德魯克穆勒（Miloslav Druckmüller）剛剛發佈了一張令人驚嘆的還原照片，證明愛因斯坦是正確的。

原始照片是由天文學家安德魯·克羅梅林（Andrew Crommelin）和查爾斯·朗德爾·戴維森（Charles Rundle Davidson）於1919年5月拍攝，他們從倫敦格林威治天文台前往巴西索布拉爾（Sobral）的日全食帶。他們是阿瑟·愛丁頓（Arthur Eddington）爵士組織的全球日全食觀測活動的一部分，愛丁頓想驗證愛因斯坦的奇怪想法。探險隊的玻璃照相板是20世紀初期的天文攝影的典型特徵，無色且有些暗淡。

霍拉萊克說：「我們修復一張用現今技術是怎樣將日全食的壯觀現象記錄下來的照片，當年巴西的天文學家用肉眼看到巨大的日珥時一定感到目瞪口呆。」

霍拉萊克在2019年有進行這次修復的想法，當時他看到歐洲南方天文台發佈部分修復的圖像，用來慶祝「愛因斯坦日食」一百週年。海德堡數碼化天文學玻璃相板項目對原始照相板進行了掃描，然後開始真正的照片處理工作。

霍拉萊克說：「我首先從複制的照相版上手動清除了划痕和灰塵。其中有數十個位置要修復，整個過程耗時約五十個小時。接下來，應用一套噪訊自適應模糊均衡（Noise Adaptive Fuzzy Equalization）軟件來增強其餘細節。

噪訊自適應模糊均衡軟件由德克米勒（Druckmüller）教授開發，用於增強美國太空總署太陽動力學天文台的圖像。它用在舊日全食上，奇妙地顯示出細膩的日冕細絲狀噴流和太陽日冕中雙極結構的跡象。

最後，他建了一個調色板，使照片盡可能自然。太陽的日冕是白色的，因為它是自由電子散射的陽光。突出部分具有氫在太陽大氣中產生的特殊紅色（H-alpha）。固定這兩種顏色後，背景天空的深藍色調自然地出現。就出現了一個現代版本的「愛因斯坦日食」。

同時，早在1919年，日全食引起轟動。愛丁頓在日全食期間測量了太陽附近恆星的位置。（在修復照片的右下角可以找到其中的兩顆恆星，分別是位於金牛座的天街增二（65 Tauri）和天街一（67 Tauri）。正如愛因斯坦預言的那樣，它們偏離了原本在天空中的位置。證實時空是好像可以拉伸。

霍拉萊克指出：2021年是愛因斯坦獲得諾貝爾獎100週年。這張照片是我們向他的成就致敬。

【圖：歐洲南方天文台；文：節譯自太空天氣檔案網頁】