研究人員對大約8000個星系團發(fā)出的光進行測量分析。星系團是由引力維系起來的星系集群，一般擁有數(shù)千個成員星系，圖像中每一個小光點就是一個星系。它們產(chǎn)生的強大引力場將會對它們自身發(fā)出的光產(chǎn)生影響
在此之前，對引力紅移的實際驗證還僅僅停留在地球和太陽系其它天體的范圍之內(nèi)。而此次丹麥天文學(xué)家的工作首次在宇宙尺度上對相對論進行了驗證。這樣做的結(jié)果就是極大地擴展了理論驗證的范圍。觀測的結(jié)果證明，愛因斯坦的廣義相對論是正確的。
新浪科技訊北京時間10月11日消息，天文學(xué)上所有的觀測都有賴于恒星和星系發(fā)出的光，而根據(jù)廣義相對論，這些發(fā)出的光線都將受到引力的影響。除此之外，對于這些天文學(xué)觀測信息的判讀也完全基于“相對論是正確的”這樣一個前提之上。但是在此之前，我們一直都缺乏在比太陽系更加宏觀的尺度上對相對論進行實驗驗證的能力。
現(xiàn)在丹麥哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所暗宇宙學(xué)中心的科學(xué)家們首次成功測量了從遙遠(yuǎn)星系團發(fā)出的光在抵達(dá)我們這里之前的路途中所受到的引力影響。觀測的結(jié)果符合理論計算值，這也就驗證了相對論的正確性。研究小組已經(jīng)將他們的這一成果發(fā)表在了近期的《自然》雜志上。
人類對于遙遠(yuǎn)宇宙中天體距離測量的主要手段是天體紅移測量，紅移的實質(zhì)其實是一種多普勒效應(yīng)，由于距離我們越遠(yuǎn)的天體的退行速度越大，它便會表現(xiàn)出更大的紅移值。也就是說，紅移值表達(dá)了在天體發(fā)出這束光子之后，其本體由于宇宙膨脹產(chǎn)生的后退速度。另外，根據(jù)愛因斯坦的廣義相對論，這些光還會受到大質(zhì)量天體，如星系團的引力影響，并產(chǎn)生引力紅移。然而，在宇宙尺度上對星光表現(xiàn)出的引力紅移進行精確的測量卻從未進行過。
哥本哈根大學(xué)尼爾斯·玻爾研究所暗宇宙學(xué)中心的天體物理學(xué)家拉迪克·伍德克(RadekWojtak)說：“這真是太棒了！我們有幸生活在這樣一個時代，我們第一次有技術(shù)能力去對宇宙引力紅移效應(yīng)進行測量。”
聚光燈下的星系團
伍德克和他的同事斯特恩·漢森(SteenHansen)和詹斯·喬斯(JensHjorth)一起對大約8000個星系團發(fā)出的光波數(shù)據(jù)進行了分析。星系團是由引力維系起來的星系集群，一般擁有數(shù)千個成員星系。它們聚合形成的強大引力效應(yīng)會對它們發(fā)出的光產(chǎn)生影響。
研究人員分別對位于星系團核心區(qū)域以及邊緣區(qū)域的成員星系發(fā)出的光進行了研究，測量其波長數(shù)據(jù)。
伍德克解釋說：“我們能夠?qū)π窍蛋l(fā)出的光顯示的微小紅移差異進行探測。我們發(fā)現(xiàn)從星系團中央部位發(fā)出的光幾乎是‘爬’著逃出星系團的引力場的，而相比之下，星系團邊緣位置的成員星系發(fā)出的光逃逸起來就要容易得多。”
隨后研究人員對整個星系團的總質(zhì)量進行計算并由此估算出其引力勢?，F(xiàn)在科學(xué)家們便能夠借助這些數(shù)據(jù)，運用廣義相對論原理計算星系團不同位置上光線受到的引力紅移影響了。伍德克表示：“計算的結(jié)果顯示，基于廣義相對論進行的理論預(yù)測與實際觀測數(shù)值精確吻合。我們對于星系團的觀測顯示光表現(xiàn)出的紅移值和大質(zhì)量天體引力場的強度呈反比關(guān)系。用這種方式，我們證明廣義相對論原理是在正確的?！?/p>
宇宙暗夜之光
這一發(fā)現(xiàn)具有重要意義，因為它將幫助科學(xué)家們理解宇宙中的“黑暗”——神秘的暗物質(zhì)和暗能量。
當(dāng)我們仰望星空，那漫天的繁星和望遠(yuǎn)鏡中無數(shù)的星系、行星加在一起一共只構(gòu)成了整個宇宙的4%，宇宙的其余部分是由我們看不見也摸不著的神秘物質(zhì)組成的，這就是暗物質(zhì)和暗能量。我們無法觀察到它們，因為它們不發(fā)射也不反射光線。但是科學(xué)家們知道它們就在那里，因為它們會對周遭空間產(chǎn)生相應(yīng)的引力作用，我們能感知這種引力的存在。沒有人知道暗物質(zhì)究竟是什么，但是通過對其引力強度的觀測，我們知道它們的質(zhì)量有多大。這一有關(guān)廣義相對論的最新研究將不會改變目前對于暗物質(zhì)存在的理論模型。
宇宙的另一個重要組分是暗能量，根據(jù)理論模型，暗能量更加神秘，它就像是一種“真空”的存在，它加速宇宙的膨脹進程。根據(jù)基于愛因斯坦相對論的計算結(jié)果，宇宙中的暗能量應(yīng)當(dāng)占到整個宇宙的72%。但是也有人拒絕相信這個奇怪的理論，提出了許多不借助暗能量也能解釋宇宙加速膨脹事實的模型。
在大尺度上驗證理論
伍德克說：“現(xiàn)在我們已經(jīng)在宇宙學(xué)的尺度上進行了驗證，這證明了愛因斯坦的廣義相對論是正確的。這也就意味著宇宙中存在暗能量的可能性很大?！睆倪@個角度上來說，這項新的研究將讓人類在最終認(rèn)識暗物質(zhì)和暗能量的道路上又邁出堅實的一步，并加深我們對可見宇宙本質(zhì)的理解。
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