哈勃太空望遠鏡捕捉到了星系LRG 3-757的引力透鏡。
一項新的研究首次驗證了愛因斯坦在遙遠星系中的廣義相對論。
這項研究支持我們目前對重力的理解，併為暗物質和暗能量的存在提供了更多的證據——這兩個神秘的概念，科學家們只通過觀察它們對宇宙物體的影響而間接地知道。
阿爾伯特愛因斯坦在1916年發表的廣義相對論，解釋了引力是一個被稱為時空結構的概念的結果。簡單地說，這個理論預測一個物體的質量——在這個例子中是一個星系——扭曲了時空。
自從這個理論首次發表以來，它已經在我們的太陽系中被測試了很多次。但是這項新的研究是由一個由天文學家組成的國際小組進行的，由英國樸次斯大學的宇宙學和引力研究所的Thomas Collett領導。研究人員說，這是對廣義相對論的第一次精確測試，在很大的天文尺度上。
利用美國國家航空航天局的哈勃太空望遠鏡和歐洲南方天文臺在智利的超大望遠鏡的數據，研究小組發現，在遙遠的星系中，重力的作用和我們太陽系的一樣，就像愛因斯坦的理論所預測的那樣。
佛羅里達安柏瑞德航空大學的天文學家、物理科學系主任特里奧斯特在給美國知名科技媒體的電子郵件中說到：“我們在地球上看到的物理定律在其他任何地方都是真實的。”在所有可能的尺度（尤其是最大的尺度）上，驗證廣義相對論對物理學整體來說是至關重要的，尤其是對宇宙學的重要性，”奧斯特補充道，雖然他沒有參與這項新研究。
暗物質似乎以網狀的模式在宇宙中傳播，在纖維交叉的節點上形成星系團。通過驗證引力在我們太陽系內外的作用，研究人員為暗物質和暗能量的存在提供了額外的證據。
在驗證廣義相對論的過程中，這些發現也為暗物質和暗能量的存在提供了額外的證據，Collett告訴我們。Collett對此說，暗物質和暗能量是宇宙學標準模型中存在的兩種“奇怪的東西”。
標準模型是一種理論，它描述了宇宙中基本的作用力和粒子是如何工作和行為的，它的目的是解釋我們的觀察和實驗。然而，根據奧斯特的說法，我們對暗物質和暗能量缺乏理解和解釋，“今天宇宙學中最大的兩個謎團”，導致一些人質疑標準模型。
奧斯特說：“我懷疑天文學家們很快就會放棄宇宙學的標準模型。”因此，研究人員並沒有放棄標準模型，而是希望“讓模型更精確地解釋觀測到的數據，”他補充說。
根據Collett的說法，在標準模型中，暗物質被要求解釋恆星繞星系運行的速度，而暗能量則需要解釋為什麼宇宙膨脹得更快。
一些科學家提出，“替代引力理論”，正如Collett所描述的那樣，可以消除標準模型中對暗物質和暗能量的需求。然而，因為這支團隊已經發現，重力在我們太陽系之外的作用，就像在我們的太陽系內部一樣，因為現在看來，我們對重力的理解是正確的，暗物質和暗能量仍然適用於標準模型。
Collett指出，這項研究並不是暗物質和暗能量的具體“證據”，但它是它們存在的額外證據。
來自哈勃太空望遠鏡的六張不同的圖像被一種叫做引力透鏡的宇宙效應放大了。這些照片是由哈勃的寬視野照相機拍攝的。在星系中添加了顏色以突出顯示細節。
驗證廣義相對論太陽系以外的第一次,該研究小組使用強大的引力透鏡效應,一種技術,大規模的對象——在這種情況下,一個星系——就像一個巨大的透鏡通過彎曲光線,背景對象的形象,也一個星系,是扭曲的。這組天文學家使用了星系ESO 325-G004，因為它是離地球最近的透鏡之一，距離地球只有5億光年。
如果這兩個物體是一致的，那麼這個效應就會產生一圈圖像，被稱為“愛因斯坦環”，即背景星系的“愛因斯坦環”。這個環的半徑“與光的偏轉成正比，”Collett說，“所以如果你測量環的半徑，你就可以測量時空的曲率。”
除了測量時空曲線之外，研究人員還必須確定星系的質量，因為廣義相對論預測了一個質量產生了多少曲率。他們通過測量星系的恆星運動的速度來計算這個質量。然後，通過將測量的質量與測量的時空曲率進行比較，研究小組發現了廣義相對論對這個質量或星系的預測。
所以現在，據我們所知，即使在太陽系之外，廣義相對論也是正確的引力理論，Collett說。這組天文學家希望進一步研究星系和透鏡，進一步驗證引力在整個宇宙中是一樣的。
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