愛因斯坦又對了！天文學家確認廣義相對論在4.5億光年外仍然生效

在牛頓引力理論看來，引力是有質量物體對彼此施加的吸引力，但這種描述只是一種近似情況，有一些引力現象不符合萬有引力定律，比如水星近日點進動。對此，在1915年，阿爾伯特·愛因斯坦提出了廣義相對論（GR）來解釋引力是如何發揮作用的——物體彎曲時空導致引力現象。從那時起，廣義相對論通過了太陽系中一系列的驗證測試，但是在巨大的天文尺度上並沒有進行精確的測試。

自1929年以來，科學家就知道宇宙在膨脹，但在1998年，天文學家發現宇宙膨脹的速度比過去快。這個驚人的發現無法解釋，除非宇宙主要是由一種叫做暗能量的奇異成分構成。然而，這種解釋的前提依賴於廣義相對論在宇宙尺度上是正確的引力理論。

為了對天文大尺度的引力進行精確測試，天體物理學家Thomas Collett博士主導的研究團隊利用ESO 325-G004星系作為引力透鏡。ESO 325-G004是Abell S0740星系團中最亮的星系，Abell S0740位於半人馬座方向，距離地球4.5億光年。

Abell S0740星系團

廣義相對論預言，大質量天體會使時空扭曲，這意味著當光線經過一個星系附近時，光線的路徑會被偏轉。如果兩個星系沿著我們的視線排列對齊，這就會產生一種叫做強引力透鏡效應的現象，我們可以看到背景星系的多個圖像。

如果我們知道前景星系的質量，那麼多重像之間的分離量可以告訴我們廣義相對論是否是星系尺度上的正確引力理論。一些強引力透鏡是已知的，但大多數都太遙遠，無法精確測量它們的質量，所以它們不能被用來精確地測試廣義相對論。然而，ESO 325-G004星系是其中最接近的引力透鏡。

Collett博士表示，他們使用甚大望遠鏡（VLT）數據來測量恆星在ESO 325- G 004中移動的速度，從而推斷出這個星系中需有多少質量把這些恆星保持在軌道上。然後，把這種方法測出的質量與哈勃望遠鏡觀測到的強透鏡圖像分離進行比較，這個結果就是廣義相對論所預言的情況，精度為9%。這是迄今為止，利用一個星系對廣義相對論最精確的太陽系外測試。

引力透鏡效應

該研究合著者之一、朴茨茅斯大學宇宙學和引力研究所負責人Bob Nichol教授表示，宇宙是一個神奇的地方，給我們提供這樣的透鏡，我們可以把它們用作實驗室。通過世界上最強大的天文望遠鏡來挑戰愛因斯坦，結果發現他是正確的，這不禁讓人讚歎愛因斯坦的偉大理論。

目前，這項研究結果發表在《科學》（Science）雜誌上。

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