愛因斯坦的廣義相對論在星系尺度上也成立

一個國際科研團隊最近報告說，他們通過觀測「引力透鏡」效應，確認愛因斯坦的廣義相對論在星系尺度上也成立。這是迄今在太陽系外對廣義相對論進行的最精確檢驗。

廣義相對論問世１００多年以來，已經在太陽系內部得到了精確驗證，但更大尺度上的檢驗比較困難。新研究由英國朴茨茅斯大學、德國馬克斯·普朗克天文學研究所等機構人員開展，論文發表在美國《科學》雜誌上。

根據廣義相對論，引力作用會使光線彎折，就像經過透鏡一樣。星系的巨大引力使其成為強有力的透鏡，地球觀測者透過它們觀察遙遠天體時，會看到光源發散成環狀，稱為「愛因斯坦環」。

科學家利用哈勃太空望遠鏡和歐洲南方天文台的甚大望遠鏡提供的數據，製作出的星系ESO325-G004的圖像。科技日報 圖

研究小組選取了離地球最近的一個強「引力透鏡」——星系ＥＳＯ３２５－Ｇ００４，它離地球近５億光年，在美國航天局哈勃太空望遠鏡拍攝到的照片中，其引力使一個遙遠星系呈現為近乎完整的「愛因斯坦環」。根據環的尺寸可以計算出「引力透鏡」彎折光線的能力，進而推算透鏡星系的質量。

同時，研究人員利用歐洲南方天文台設在智利的甚大望遠鏡觀察這個透鏡星系，根據其中恆星的運動特徵計算星系質量。兩種方法算出的質量相同，顯示廣義相對論在星系尺度上也適用。

根據當前的標準宇宙模型，神秘莫測的暗能量佔據了宇宙的大部分質量。此前一些學者提出了與廣義相對論有所不同的引力理論，試圖拋開暗能量來解釋宇宙加速膨脹的現象，新研究顯示這些理論不成立。

人們已經發現了數百個強引力透鏡星系，但大多離地球太遠，難以通過觀察其中恆星來計算星系質量。星系ＥＳＯ３２５－Ｇ００４相對較近，因而可用於精確檢驗廣義相對論。

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