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新聞來(lái)源:科學(xué)時(shí)報 一個(gè)丹麥天體物理學(xué)家研究團隊研究發(fā)現：來(lái)自星系團的光按照與星系團中心的距離成比例地產(chǎn)生紅移，這與廣義相對論的預測相一致，這是愛(ài)因斯坦廣義相對論的又一次勝利。驗證地心引力很簡(jiǎn)單：在二樓的窗臺上再邁一步，看看到底發(fā)生了什么。然而要驗證阿爾伯特·愛(ài)因斯坦的引力理論——廣義相對論——卻要難得多，該理論認為一個(gè)物體的引力能夠扭曲周?chē)臅r(shí)間和空間。盡管研究人員已經(jīng)在太陽(yáng)系的尺度上驗證了廣義相對論，但是要在宇宙尺度上驗證它還有更多的挑戰。而這恰好是一個(gè)丹麥天體物理學(xué)家研究團隊正在做的事。 
研究人員用采集了8000個(gè)星系團的數據再一次證明了愛(ài)因斯坦的廣義相對論。上圖為哈勃望遠鏡拍攝到的星系團。 由哥本哈根大學(xué)尼爾斯波爾研究所的Radek Wojtak領(lǐng)導的研究人員著(zhù)手檢驗廣義相對論的一個(gè)經(jīng)典預言：光在擺脫一個(gè)引力場(chǎng)后會(huì )失去能量。根據這一理論，引力場(chǎng)越強，光失去的能量就越多。因此，從一個(gè)星系團——包含有數千個(gè)星系的巨大天體——中心釋放的光子要比來(lái)自星系團邊緣的光子損失更多的能量，原因是星系團中心的引力是最強的。這就導致來(lái)自星系團中心的光在波長(cháng)上要長(cháng)于來(lái)自星系團邊緣的光，即轉向光譜的紅端。這種效應被稱(chēng)為引力紅移。 Wojtak 和他的同事知道，在單個(gè)星系團中測量引力紅移是很困難的，因為效應非常微弱，且還需理清由星系團內部的個(gè)別星系的軌道速度導致的紅移，以及由宇宙膨脹導致的紅移。研究人員通過(guò)將從“斯隆數字巡天”采集到的8000個(gè)星系團的數據平均化來(lái)解決這一問(wèn)題。Wojtak解釋說(shuō)，希望“通過(guò)研究星系團中的星系的紅移分布特征而不是著(zhù)眼于個(gè)別星系單獨的紅移”來(lái)檢測出引力紅移。果然，研究人員發(fā)現，來(lái)自星系團的光按照與星系團中心的距離成比例地產(chǎn)生紅移，這與廣義相對論的預測相一致。Wojtak指出：“我們能夠測量到星系紅移的微小差異，并且發(fā)現位于星系團中心的星系發(fā)出的光不得不從引力場(chǎng)中‘爬’出來(lái)，而來(lái)自邊遠星系的光則容易得多�！� 研究人員在9月29日出版的《自然》雜志上報告了這一發(fā)現。除了證明廣義相對論之外，這一研究成果還有力地支持了宇宙的λ—冷暗物質(zhì)模型—— 一個(gè)已經(jīng)流行的宇宙模型，認為大部分宇宙是由不會(huì )與構成恒星和行星的物質(zhì)相互反應的看不見(jiàn)的物質(zhì)所組成的。這項實(shí)驗還支持了暗能量—— 一種似乎要將宇宙分開(kāi)的神秘力量。美國普林斯頓大學(xué)的天體物理學(xué)家David Spergel稱(chēng)贊Wojtak和他的同事將一個(gè)大型的星系團數據“巧妙地結合”，用以探測一個(gè)“微妙的效應”。 Spergel表示：“這是愛(ài)因斯坦的又一個(gè)勝利……這項星系團實(shí)驗表明，我們生活在一個(gè)充滿(mǎn)了暗物質(zhì)和暗能量的奇異宇宙中，但其中愛(ài)因斯坦的引力理論在很大尺度上是有效的�！� |
