哈勃太空望远镜捕捉到了星系LRG 3-757的引力透镜。
一项新的研究首次验证了爱因斯坦在遥远星系中的广义相对论。
这项研究支持我们目前对重力的理解，并为暗物质和暗能量的存在提供了更多的证据——这两个神秘的概念，科学家们只通过观察它们对宇宙物体的影响而间接地知道。
阿尔伯特爱因斯坦在1916年发表的广义相对论，解释了引力是一个被称为时空结构的概念的结果。简单地说，这个理论预测一个物体的质量——在这个例子中是一个星系——扭曲了时空。
自从这个理论首次发表以来，它已经在我们的太阳系中被测试了很多次。但是这项新的研究是由一个由天文学家组成的国际小组进行的，由英国朴次斯大学的宇宙学和引力研究所的Thomas Collett领导。研究人员说，这是对广义相对论的第一次精确测试，在很大的天文尺度上。
利用美国国家航空航天局的哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台在智利的超大望远镜的数据，研究小组发现，在遥远的星系中，重力的作用和我们太阳系的一样，就像爱因斯坦的理论所预测的那样。
佛罗里达安柏瑞德航空大学的天文学家、物理科学系主任特里奥斯特在给美国知名科技媒体的电子邮件中说到：“我们在地球上看到的物理定律在其他任何地方都是真实的。”在所有可能的尺度（尤其是最大的尺度）上，验证广义相对论对物理学整体来说是至关重要的，尤其是对宇宙学的重要性，”奥斯特补充道，虽然他没有参与这项新研究。
暗物质似乎以网状的模式在宇宙中传播，在纤维交叉的节点上形成星系团。通过验证引力在我们太阳系内外的作用，研究人员为暗物质和暗能量的存在提供了额外的证据。
在验证广义相对论的过程中，这些发现也为暗物质和暗能量的存在提供了额外的证据，Collett告诉我们。Collett对此说，暗物质和暗能量是宇宙学标准模型中存在的两种“奇怪的东西”。
标准模型是一种理论，它描述了宇宙中基本的作用力和粒子是如何工作和行为的，它的目的是解释我们的观察和实验。然而，根据奥斯特的说法，我们对暗物质和暗能量缺乏理解和解释，“今天宇宙学中最大的两个谜团”，导致一些人质疑标准模型。
奥斯特说：“我怀疑天文学家们很快就会放弃宇宙学的标准模型。”因此，研究人员并没有放弃标准模型，而是希望“让模型更精确地解释观测到的数据，”他补充说。
根据Collett的说法，在标准模型中，暗物质被要求解释恒星绕星系运行的速度，而暗能量则需要解释为什么宇宙膨胀得更快。
一些科学家提出，“替代引力理论”，正如Collett所描述的那样，可以消除标准模型中对暗物质和暗能量的需求。然而，因为这支团队已经发现，重力在我们太阳系之外的作用，就像在我们的太阳系内部一样，因为现在看来，我们对重力的理解是正确的，暗物质和暗能量仍然适用于标准模型。
Collett指出，这项研究并不是暗物质和暗能量的具体“证据”，但它是它们存在的额外证据。
来自哈勃太空望远镜的六张不同的图像被一种叫做引力透镜的宇宙效应放大了。这些照片是由哈勃的宽视野照相机拍摄的。在星系中添加了颜色以突出显示细节。
验证广义相对论太阳系以外的第一次,该研究小组使用强大的引力透镜效应,一种技术,大规模的对象——在这种情况下,一个星系——就像一个巨大的透镜通过弯曲光线,背景对象的形象,也一个星系,是扭曲的。这组天文学家使用了星系ESO 325-G004，因为它是离地球最近的透镜之一，距离地球只有5亿光年。
如果这两个物体是一致的，那么这个效应就会产生一圈图像，被称为“爱因斯坦环”，即背景星系的“爱因斯坦环”。这个环的半径“与光的偏转成正比，”Collett说，“所以如果你测量环的半径，你就可以测量时空的曲率。”
除了测量时空曲线之外，研究人员还必须确定星系的质量，因为广义相对论预测了一个质量产生了多少曲率。他们通过测量星系的恒星运动的速度来计算这个质量。然后，通过将测量的质量与测量的时空曲率进行比较，研究小组发现了广义相对论对这个质量或星系的预测。
所以现在，据我们所知，即使在太阳系之外，广义相对论也是正确的引力理论，Collett说。这组天文学家希望进一步研究星系和透镜，进一步验证引力在整个宇宙中是一样的。
“使用世界上最好的望远镜来挑战爱因斯坦的理论是如此令人满意，结果却发现他是多么的正确，”宇宙学和引力研究所所长鲍勃尼科尔在一份声明中说到。
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