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爱因斯坦的广义相对论通过黑洞测试

  • 科技
  • 2019-08-16 11:37:39
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位于银河系中心的是一个名为射手座A *的400万太阳质量黑洞。这颗引力怪物周围环绕着一群绕着它高速旋转的恒星。这种极端环境使其成为探索引力物理学的理想场所,尤其是测试爱因斯坦的相对论。来自ESO的超大望远镜上的三个敏感仪器的新观测现在允许天文学家跟踪其中一颗恒星,称为S2,因为它在2018年5月非常靠近射手座A *。在最近的点S2处的距离为距黑洞大约120亿英里(200亿公里),速度超过1550万英里/小时(每小时2500万公里) - 几乎是光速的2.5%。

“这是我们第二次观察到S2在银河系中心黑洞附近的密切通过,” 来自德国马克斯普朗克外星物理研究所的Reinhard Genzel博士说。

“但是这一次,由于仪器的大大改进,我们能够以前所未有的分辨率观察恒星。”

Genzel博士及其同事使用ESO的SINFONI(近红外光谱场观测仪)来测量S2朝向和远离地球的速度以及GRAVITY仪器,以便对恒星的变化位置进行非常精确的测量,以便定义它的轨道形状。

然后,他们比较了他们的测量结果,以及之前使用其他仪器对S2的观察结果,以及牛顿引力,广义相对论和其他重力理论的预测。

新结果与牛顿预测不一致,并且与广义相对论的预测非常一致。

天文学家说:“新的测量结果清楚地揭示了一种叫做引力红移的效应。”

“来自S2的光被黑洞的非常强的引力场拉伸到更长的波长。”

“而来自S2的光波长的变化与爱因斯坦的广义相对论所预测的一致。”

“这是第一次在超大质量黑洞周围的恒星运动中观察到这种偏离更简单的牛顿引力理论的预测。”

“大约两年前我们对GRAVITY的第一次观察已经表明我们将拥有理想的黑洞实验室,”GRAVITY / SINFONI首席研究员Frank Eisenhauer博士说,他也来自马克斯普朗克外星物理研究所。

“在近距离通道中,我们甚至可以检测到大部分图像上黑洞周围的微弱光晕,这使我们能够精确地跟踪其轨道上的恒星,最终导致检测到S2的光谱中的引力红移。 ”

“在他发表论文阐述广义相对论方程一百多年后,阿尔伯特·爱因斯坦再次被证明是正确的 - 在一个比他想象的更极端的实验室。”

“在太阳系中,我们现在只能在某些情况下测试物理定律,” ESO系统工程系主任FrançoiseDelplancke博士说。

“因此,天文学中非常重要的是,在重力场非常强大的情况下,检查这些定律仍然有效。”

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