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爱因斯坦是对的!科学家确认广义相对论与遥远的星系一起工作

  一项新的研究 首次验证了爱因斯坦在遥远星系中的广义相对论。这项研究支持了我们目前对引力的理解,并为暗物质和暗能量的存在提供了更多的证据 - 这是科学家通过观察它们对宇宙物体的影响间接知道的两个神秘概念。阿尔伯特爱因斯坦的广义相对论在1916年出版,解释了引力是如何被称为时空结构的概念的结果。简而言之,该理论预测一个物体的质量 - 在这种情况下是一个星系 - 的曲线时空曲线。[ 爱因斯坦的相对论解释(信息图) ] 广告自该理论首次发表以来,它已 在我们的太阳系内进行了多次测试。但是这项由英国朴茨茅斯大学宇宙学和万有引力研究所的托马斯科莱特领导的国际天文学家团队进行的这项新研究是对大型天文尺度的广义相对论的首次精确测试。利用美国宇航局的哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台 在智利的超大望远镜的数据,研究小组发现重力在遥远星系中的行为方式与在太阳系中的行为相同 - 就像爱因斯坦的理论所预测的那样。研究人员测试了这样的假设,即“我们看到在地球上工作的物理定律在其他任何地方都是正确的”,佛罗里达州Embry-Riddle航空大学的天文学家和物理科学主席Terry Oswalt在给Space的电子邮件中说。 COM。在所有可能的尺度上(特别是最大尺度)验证广义相对论对于物理学整体来说至关重要,特别是宇宙论,“Oswalt补充说,他没有参与这项新研究。暗物质似乎以类似网络的模式在宇宙中传播,星系团在纤维相交的节点处形成。 通过验证太阳系内外的重力作用相同,研究人员为暗物质和暗能量的存在提供了额外的证据。暗物质似乎以类似网络的模式在宇宙中传播,星系团在纤维相交的节点处形成。通过验证太阳系内外的重力作用相同,研究人员为暗物质和暗能量的存在提供了额外的证据。图片来源:WGBH 科莱特告诉Space.com ,在验证广义相对论时,这些发现也可作为暗物质 和暗能量存在的额外证据。科莱特说,暗物质和暗能量是宇宙学标准模型中存在的两种“奇怪的东西”。标准模型是描述宇宙中基本力和粒子如何一起工作和行为的理论,它旨在解释我们的观察和实验。然而,根据Oswalt的说法,我们对暗物质和暗能量缺乏理解和解释,“今天宇宙学中两个最大的谜团”,导致一些人质疑标准模型。 “我怀疑天文学家将很快放弃宇宙学的标准模型,”奥斯瓦尔特说。因此,研究人员不是放弃标准模型,而是“让模型更精确地解释观察到的数据”,他补充道。根据科莱特的说法,在标准模型中,需要暗物质来解释星系围绕星系和暗能量运行的速度,以解释为什么宇宙膨胀得更快。一些科学家认为,正如科莱特所描述的那样,“替代引力理论”可以消除标准模型中对暗物质和暗能量的需求。然而,因为这个团队已经发现重力在我们的太阳系外部就像它在我们的太阳系内部一样,现在看来我们对重力的理解是正确的,暗物质和暗能量仍然适合标准模型。科莱特指出,这项研究并不是暗物质和暗能量的具体“证据”,但它可以作为它们存在的额外证据。来自哈勃太空望远镜的六幅不同图像被称为引力透镜的宇宙效应放大了。 这些图像是由哈勃望远镜的宽视场相机3在红外光下拍摄的。彩色图已经加入,以突出星系中的细节。来自哈勃太空望远镜的六幅不同图像被称为引力透镜的宇宙效应放大了。这些图像是由哈勃望远镜的宽视场相机3在红外光下拍摄的。彩色图已经加入,以突出星系中的细节。图片来源:NASA / ESA / J. 洛文塔尔(史密斯学院)为了首次验证太阳系外的广义相对论,研究小组使用了强引力透镜技术,这种技术在这种技术中,一个巨大的物体 - 在这种情况下是一个星系 - 通过弯曲光线就像巨大的透镜一样背景物体,也是星系,是扭曲的。这支天文学家团队使用的是星系ESO 325-G004,因为它是离地球最近的镜头之一,距离我们只有5亿光年远。如果两个物体对齐良好,这种效果会产生一圈图像,称为 背景星系的“爱因斯坦环”。这个环的半径“与光的偏转成正比,”科莱特说,“因此,如果你测量环的半径,你可以测量[时空]的曲率。” 除了测量时空曲线外,研究人员还必须确定星系的质量,因为广义相对论预测质量会产生多少曲率。他们通过测量星系恒星的行进速度来计算这个质量。然后,通过将测得的质量与测得的时空曲率进行比较,研究小组发现广义相对论预测了这个质量或星系。 因此,据我们所知,即使在太阳系之外,广义相对论也是正确的引力理论,科莱特说。这支天文学家团队希望研究更远的星系和镜头,进一步验证整个宇宙中引力的作用是一样的。 “使用世界上最好的望远镜来挑战爱因斯坦是非常令人满意的,只是为了弄清楚他是多么正确,”宇宙学与万有引力研究所所长,团队成员Bob Nichol 在一份声明中说。该作品今日(六月二十一日)在“科学”杂志上发表。

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