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爱因斯坦的理论在另一星系里也正确?

来源:环球科学

 

 

  天文学家已经在我们的太阳系之外做了非常精确的引力实验。通过结合NASA的哈珀太空望远镜和欧洲南部天文台的超级望远镜记录下的数据,研究人员们发现这个星系中引力符合的规律正如爱因斯坦广义相对论所的预测,证实了这个相对论在星系尺度的有效性。

  一个国际天文学家小组已经在我们的太阳系之外做了非常精确的引力实验。

  通过结合NASA的哈珀太空望远镜和欧洲南部天文台的超大望远镜记录下的数据,研究人员们发现银河系中重力场符合的规律正如爱因斯坦广义相对论所的预测,证实了这个理论在银河系尺度的有效性。

  在1915年爱因斯坦提出了他的广义相对论来解释引力是如何运作的。虽然广义相对论已经通过了一系列在太阳系以内的高精度的测验,但是在天文学的大尺度上并没有进行过关于广义相对论的测验。

  从1929年开始宇宙是正在膨胀的(这一事实)就被人们所知道了,但在1998年两个天文学家小组表示宇宙正在以比以前更快的速度膨胀。这一发现在2011年获得了诺贝尔奖。(但)这一令人吃惊的发现并不能被解释,除非宇宙大部分是由一种被称为暗能量的外来物质组成的。不过这个解释是基于广义相对论在全宇宙尺度是成立的而成立的。测试远距离引力的性质对于(验证)我们的宇宙学模型的有效性是很重要的。

  由普特茅斯大学宇宙与万有引力中心 Thomas Collett教授领导的一组天文学家利用了一个临近的星系作为一个引力透镜来做了一个引力在天文学长度尺度的精确测验。

  Dr Collett说:“广义相对论预言巨大质量的物体会使时空扭曲,这意味着当光经过附近的另一个星系时,光的路径会被偏转。如果两个星系沿着我们的视线对齐,这可能会产生一种被称为强引力透镜的现象,我们可以看到后面的星系的多幅图像。如果我们能知道前面的星系的质量的话,那么大量图像之间的间隔的数量就能告诉我们广义相对论对在星系尺度中是否成立”

  有几百个强引力透镜是为我们所知的,但是这些星系大多太遥远以至于不能精确的测定他们的质量,所以他们不能被用于精确地测试广义相对论。ESO325-G004星系是在其中最近的透镜,大概距地球500百万光年。

  Dr Collett继续说道:“我们使用智利的超级望远镜的数据来测量在E325中行星运动的有多快—这能让我们推测出E325必须要有多大的质量来保持行星在这些轨道上。我们接着把这个质量与从哈珀太空望远镜里观测到的强透镜图像间隔相比较,结果正如广义相对论所预言的那样,有9%的精确度。(虽然)这是从仅仅一个星系里得到的(结果),(但仍是)迄今为止最精确的在太阳系中关于广义相对论的测验”

  “宇宙是如此了不起的一个地方,竟能提供给我们这样一个透镜来当作为我们的实验室”小组成员(同时也是)宇宙与万有引力中心的所长的Bob Nichol教授补充到,“能使用世界顶级的望远镜来挑战爱因斯坦是如此令人满足,不过我们只是证明了他有多么的正确。”

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