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爱因斯坦的理论,真的正确吗?

Weave 2019-09-14 最新文章

通过分析银河系中心巨型黑洞对其附近恒星的极强引力,天文学家已经证明,爱因斯坦关于时空的观点仍然是对引力影响的最佳描述。

图解: 艺术家对恒星S0-2的描述是来自于它经过了银河系中心的超大质量黑洞。 当恒星靠近超大质量黑洞时,它会经历由爱因斯坦广义相对论所预测的引力红移。

根据爱因斯坦的广义相对论,重力是由质量扭曲了空间和时间引起的。物体质量越大,其引力越强。

科学家们已经在相对较弱的引力场中,像地球和太阳系,验证了广义相对论的预示。在存在更强大的引力场的情况下——例如被认为几乎所有大型星系的中心都存在的超大质量黑洞——研究人员可能会发现违反广义相对论的现象,这种现象可能形成一种有助于解释宇宙奥秘的理论,如暗物质和暗能量。

加州大学洛杉矶分校的天文学教授和该研究的主要作者安德里亚盖茨在一份声明中说:“爱因斯坦是对的,至少现在是这样。” “我们的观察结果与爱因斯坦的广义相对论一致。但是,他的理论肯定存在一些缺陷。”

在这项研究中,天文学家主要研究的是超大质量黑洞人马座A *,通常缩写为Sgr A *。这个位于银河系中心的巨人,质量大约是太阳的400万倍,直径约为1460万英里(2360万公里)。

科学家在监测S0-2恒星期间,该天体运行在16年的轨道上,最接近人马座A *。这颗恒星距离黑洞很近,有120个天文单位(AU)—— 一个AU是地球和太阳之间的平均距离,大约9300万英里(1.5亿公里)——运行速度高达光速的2.7%。

通过在夏威夷使用凯克天文台,双子座天文台和斯巴鲁望远镜,天文学家成功地追踪了S0-2在3D中的完整轨道。他们将这些数据与过去24年来的测量结果相结合。

科学家研究了广义相对论的预测,即“引力红移”,它认为重力可以扭曲光线。就像车辆驶向人们时,救护车警报器声音会相对更高,并且随着车辆向外移动音调会变低。同理,随着引力场下降的光线会转移到光谱的蓝色端,而从引力场中逃逸出来的光则会移向红色端。

图解: 质量庞大的星球上所发出的光远离星球时,会发生红位移——从蓝色偏到红色。

“这些测量标志着一个时代的开始,在这里我们可以利用星系中心超大质量黑洞周围的恒星轨道来研究引力的本质。”

“理论中早已存在这种说法,但是能够真正的做到这一点还是足够令人兴奋的,”Do 说。“这是通往广义相对论和其他引力理论的未来的一块里程碑,有着很强的实验意义。”

图解: 大麦哲伦云面前的黑洞(中心)的模拟视图。请注意引力透镜效应,从而产生两个放大,以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部,扭曲成一个弧形。

从S0-2中检测到的光谱揭示了它在人马座A *的极端引力所经历的红移与广义相对论一致。能够看到广义相对论的预测是令人极其“惊讶的”。“爱因斯坦在创造他的理论时都不知道黑洞,更不用说超大质量的黑洞。”Do说。

图解: 人马座A*(中央)与两个光回波(圈内)

这项关于S0-2的研究是科学家计划在人马座A *附近的恒星上进行的广义相对论的第一次研究。其中一个目标是S0-102,它是在超大质量黑洞附近超过3000颗恒星中轨道最短的,需要11.5年才能环绕一周。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Y张- livescience

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