科學家沸騰了!新證據再一次證明愛因斯坦是正確的

Eliauk 2020/04/25 檢舉 我要評論

愛因斯坦,這一座科學界不可磨滅的神話般存在,提出了無數掀起科學界狂潮並且令無數科學家為之沸騰的前衛理論,其中尤為著名的自然是愛因斯坦的廣義相對論,它成為了現代物理的重要基石,涵蓋時空、物質、運動三大方面!

愛因斯坦的相對論包含廣義和狹義兩個方面,顧名思義,兩者所掌握的層面是不同,廣義趨向於宏觀層面的物理問題,包括天體,宇宙引力等,而狹義則著重強調的是微觀層面,比如微觀粒子的運動變化等等。直至今日,人們利用相對論的某些原理已經解決了許多問題,但是相對論的運用不僅僅是如此!近日一項研究再次證明愛因斯坦的廣義相對論是正確的!

據瞭解,這次研究涉及到銀河系的超大品質黑洞。這張圖是在愛因斯坦的廣義相對論中,當S0-2恒星經過銀河系中心特大品質黑洞時發生的景象。愛因斯坦廣義相對論認為:當恒星靠近超大品質黑洞會被扭曲,這是所預測的。而事實上通過分析銀河系中心巨大黑洞對其附近一顆恒星的超強引力,天文學家們已經證明,愛因斯坦關於空間和時間的理論仍然是解釋引力工作原理的最好描述。根據愛因斯坦的廣義相對論,引力是由強大的天體品質扭曲空間和時間而產生的,一個物體的品質越大,它的引力就越大,該理論其實大家都知道。

目前科學家們主要是在相對較弱的引力場中測試了廣義相對論的預測,比如地球和太陽系的引力場。在更為強大的引力場的存在,例如那些潛伏在幾乎所有的大型星系中心的超大品質黑洞,在那裡研究人員或許會發現超越廣義相對論的存在,甚至可能會導致新理論,當然誰也不知道可能的新理論是否有助於解釋宇宙奧秘,例如暗物質和暗能量。

但是事實證明「愛因斯坦是對的,至少目前是對的」,來自加州大學洛杉磯分校(University of California Los Angeles)天文學教授安德列婭·蓋茲(Andrea Ghez)在一份研究報告說,我們的觀測結果與愛因斯坦的廣義相對論一致。然而,他的理論無疑不是完美的,它不能完全解釋黑洞內部的引力,在某種程度上,我們需要超越愛因斯坦的理論,建立一個更全面的引力理論,來解釋黑洞是什麼。

在這項新的研究中,天文學家研究了超大品質黑洞人馬座A*,簡稱Sgr A*。這顆巨星位於銀河系的核心,其品質約為太陽的400萬倍,直徑約為2360萬公里。隨後科學家們在2018年對一顆名為S0-2的恒星進行了監測,它曾在2016年的軌道運行中最接近人馬座A*。當時這顆恒星離黑洞近達僅120個天文單位(AU),一個AU是地球和太陽之間的平均距離,約1.5億公里,當時科學家發現它以2.7%的光速運行!

利用位於夏威夷的凱克天文臺、雙子座天文臺和斯巴魯望遠鏡,天文學家們成功地用3D技術跟蹤了S0-2的完整軌道,隨後他們將這些資料與過去24年的測量資料結合起來。並利用該資料研究人員研究了廣義相對論的一個預測,稱為「引力紅移」,其中引力可以扭曲光。所謂引力紅移,其實很簡單,舉例來說,就像救護車向人們駛來時警報器的音調會更高,而當車子駛離時,警報器的音調會更低一樣,靠近重力場的光線會被轉移到光譜的藍色一端,而逃離重力場的光線則會變紅,或發生紅移。

結果證明,愛因斯坦的廣義相對論是對的!科學家興奮地表示,這在理論上已經被期待很久了,但我們最終能做到這一點真的很令人興奮,這是通往未來的里程碑,是對廣義相對論和其他引力理論更有力的檢驗。

這是第一顆有足夠的測量資料來測試愛因斯坦的廣義相對論關於超大品質黑洞的理論的恒星。從S0-2上探測到的光譜顯示,人馬座A*的極端重力引起的紅移與廣義相對論是一致的。但是你知道嗎?在愛因斯坦創立他的理論時,人們甚至還不知道黑洞,更不用說超大品質黑洞了,看到廣義相對論的預測,我們不得不對愛因斯坦再次膜拜!

但是科學探索遠不止如此,科學家表示這項關於S0-2的研究是科學家們計畫對人馬座A*附近的恒星進行的眾多廣義相對論研究中的第一個。其中一個目標是S0-102,它是超大品質黑洞附近3000多顆恒星中軌道最短的,繞其一周僅需11.5年。

但是無論如何,愛因斯坦再一次向世人證明了他的理論,儘管我們已經預料到了可能的結果,但是確切的證據無疑更讓人激動,愛因斯坦是對的!廣義相對論通過了另一項測試!

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