爱因斯坦的广义相对论在另一个星系证明是对的

一个由天文学家组成的国际小组对太阳系外的引力进行了最精确的测试。

通过结合美国宇航局的哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台的超大望远镜的数据,研究人员发现,这个星系的引力就像阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论所预测的那样,证实了这个理论在星系尺度上的有效性。

1915年,阿尔伯特·爱因斯坦提出了广义相对论(GR)来解释重力是如何工作的。从那时起,GR已经通过了一系列在太阳系内部的高精度测试,但是还没有在大型天文尺度上对GR进行精确的测试。

自1929年以来,人们就知道宇宙在膨胀,但在1998年,两组天文学家发现,宇宙的膨胀速度比过去要快。这个惊人的发现——2011年获得诺贝尔奖——无法解释,除非宇宙主要是由一种叫做暗能量的奇异成分构成。然而,这种解释依赖于GR作为宇宙尺度上的重力的正确理论。测试重力的远距离特性对于验证我们的宇宙模型是很重要的。

由朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所的托马斯·科勒特博士领导的一个天文学家小组,利用附近的一个星系作为引力透镜,在天文长度的尺度上对引力进行精确的测试。

科莱特博士说:“广义相对论预言,质量巨大的物体会使时空变形,这意味着当光经过另一个星系时,光的路径会发生偏移。”如果两个星系沿着我们的视线排列,就会产生一种现象,叫做强引力透镜,在那里我们可以看到背景星系的多个图像。如果我们知道前景星系的质量,那么多重图像之间的分离量告诉我们广义相对论是否在星系尺度上是正确的引力理论

目前已知的引力透镜有几百个,但大多数都太遥远,无法精确测量它们的质量,因此无法用来精确地测试GR.然而,ESO325-G004星系是距离地球5亿光年的最接近的透镜之一。

Collett博士继续说:“我们使用了智利的超大望远镜的数据来测量在E325中恒星运动的速度——这让我们可以推断出在E325中有多少质量才能将这些恒星保持在轨道上。”然后我们将这个质量与我们用哈勃太空望远镜观测到的强透镜分离图像进行了比较,结果就是GR预测的9%的精确度。这是迄今为止对GR进行的最精确的超太阳系测试,从一个星系开始。

“宇宙是一个神奇的地方,提供了这样的透镜,我们可以用它作为我们的实验室,”研究小组成员、宇宙学和引力研究所所长Bob Nichol教授补充道。“用世界上最好的望远镜去挑战爱因斯坦,结果却发现他是多么的正确,这让人非常满足。”

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