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高可靠性观测首次证实 爱因斯坦广义相对论适用遥远宇宙

发布时间: 2016-05-24 14:07:00  |  来源: 科技日报  |  作者:  |  责任编辑: 科学频道

  科学家2013年绘制的宇宙三维地图

一个以日本东京大学奥村哲平特任研究员和户谷友则教授为主要成员的国际联合研究小组,利用在夏威夷的“昴”望远镜对遥远星系进行观测,在绘制平均距离130亿光年约3000个星系范围的宇宙三维图的基础上,首次测算出由重力引起的大规模结构形成速度,证实爱因斯坦广义相对论在遥远宇宙中也成立。该研究成果发表在日本天文学会发行的《欧文研究报告》网络版。

宇宙大爆炸之后一直在不断膨胀,有理论推测其膨胀速度会渐缓,但近年来观测发现,宇宙膨胀速度不断加快。是因为暗能量充斥宇宙,还是广义相对论错误,科学家针对这两种可能性进行了大量研究。广义相对论是爱因斯坦在100年前提出的重力理论,该理论在太阳系范围内已通过高精度试验加以验证,但在超过100亿光年的宇宙深空是否正确,需要验证才能得出结论。

其中最有说服力的观测之一,是通过测定众多星系之间的距离及三维分布,调查宇宙大规模结构。根据宇宙大规模结构,测定每个星系以何种速度运动,从而得到大规模结构的成长速度,通过验证成长速度与广义相对论的预想是否一致,就可以验证广义相对论是否正确。

此次研究小组对红移值1.2至1.5,即共动距离约124光年至147光年的星系进行了测定。从2012年至2014年,制作了大约由3000个星系组成的宇宙三维大规模结构图。通过对每个星系的运动进行观测,成功测定出大规模结构的成长速度。测定结果在统计学上可信度为99.997%,这也是世界上首次以高可靠性值测量对超过100亿光年宇宙深空进行的测定,测定数值与广义相对论预想值相比较,在允许误差的范围内结果一致。

研究人员认为,在此次测定的误差范围内,不可否认会有微小重力与广义相对论不相符的可能性,他们计划今后研制新的天文望远镜对更远星系进行调查,以期在宇宙论研究中有更重要的成果。(记者陈超)