銀河系尺度廣義相對論的最佳檢驗

天文學家已經進行了廣義相對論的最佳星系尺度測試,並且它排除了一些(但不是全部)修正引力理論。

廣義相對論 - 它描述了我們對引力的現代理解,即質量引起的時空曲率 - 在我們的太陽系中得到了廣泛的測試。它已經通過了所有這些測試中的飛行顏色。

但是在數千或數百萬光年的尺度上存在的測試較少。正是這些尺度與修正引力理論相關,它提供了暗物質存在的替代方案。他們預測重力在遠距離上的行為與在我們的太陽系中不同。雖然已經對銀河系尺度進行了一些測試,但它們還不足以排除改進的重力。

現在,托馬斯科萊特(英國朴茨茅斯大學)在6月22日科學(這裡提供的預印本)領導的一項研究使用哈勃太空望遠鏡和超大望遠鏡對透鏡星系的觀測提供了這樣的測試。來自一個僅30億年前的宇宙中恆星形成星系的光線經過附近的一個星系,其重力作為一個透鏡,並將背景星系的光線彎成藍色圓圈。

銀河系尺度廣義相對論的最佳檢驗

附近星系ESO 325-G004的圖像,使用NASA / ESA哈勃太空望遠鏡和ESO超大望遠鏡上的

Collett及其同事首先通過測量其中恆星的運動來計算介入星系的質量。然後他們測量了介入星系的每個單位質量產生的空間曲率。由時空曲率推斷的質量與恆星測量的質量精確一致,正如廣義相對論所預測的那樣。

與先前的相對論透鏡測試不同,Collett的團隊較少依賴於對介入星系性質的假設。因此,該測試相對沒有困擾先前研究的系統不確定性。

銀河系尺度廣義相對論的最佳檢驗

該信息圖比較了用於測量星系ESO 325-G004質量的兩種方法。

沒有參與這項研究的Lucas Lombriser(日內瓦大學)稱測量結果是“迄今為止這種類型的重力最強大的測試方法。”

“然而,”他補充道,“雖然這項新測試排除了一些替代重力理論​​,但仍有許多其他重力理論與測量相符。”雖然這項研究限制了重力在不到6,500光年的尺度上的任何變化,但額外的測試仍然需要更一般地排除改進的重力。


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