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科学家沸腾了!新证据再一次证明爱因斯坦是正确的

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爱因斯坦,这一座科学界不可磨灭的神话般存在,提出了无数掀起科学界狂潮并且令无数科学家为之沸腾的前卫理论,其中尤为著名的自然是爱因斯坦的广义相对论,它成为了现代物理的重要基石,涵盖时空、物质、运动三大方面!

爱因斯坦的相对论包含广义和狭义两个方面,顾名思义,两者所掌握的层面是不同的,广义趋向于宏观层面的物理问题,包括天体,宇宙引力等,而狭义则着重强调的是微观层面,比如微观粒子的运动变化等等。直至今日,人们利用相对论的某些原理已经解决了许多问题,但是相对论的运用不仅仅是如此!近日一项研究再次证明爱因斯坦的广义相对论是正确的!

据了解,这次研究涉及到银河系的超大质量黑洞。这张图是在爱因斯坦的广义相对论中,当S0-2恒星经过银河系中心特大质量黑洞时发生的景象。爱因斯坦广义相对论认为:当恒星靠近超大质量黑洞会被扭曲,这是所预测的。而事实上通过分析银河系中心巨大黑洞对其附近一颗恒星的超强引力,天文学家们已经证明,爱因斯坦关于空间和时间的理论仍然是解释引力工作原理的最好描述。根据爱因斯坦的广义相对论,引力是由强大的天体质量扭曲空间和时间而产生的,一个物体的质量越大,它的引力就越大,该理论其实大家都知道。

目前科学家们主要是在相对较弱的引力场中测试了广义相对论的预测,比如地球和太阳系的引力场。在更为强大的引力场的存在,例如那些潜伏在几乎所有的大型星系中心的超大质量黑洞,在那里研究人员或许会发现超越广义相对论的存在,甚至可能会导致新理论,当然谁也不知道可能的新理论是否有助于解释宇宙奥秘,例如暗物质和暗能量。

但是事实证明“爱因斯坦是对的,至少目前是对的”,来自加州大学洛杉矶分校(University of California Los Angeles)天文学教授安德烈娅·盖兹(Andrea Ghez)在一份研究报告中说,我们的观测结果与爱因斯坦的广义相对论一致。然而,他的理论无疑不是完美的,它不能完全解释黑洞内部的引力,在某种程度上,我们需要超越爱因斯坦的理论,建立一个更全面的引力理论,来解释黑洞是什么。

在这项新的研究中,天文学家研究了超大质量黑洞人马座A*,简称Sgr A*。这颗巨星位于银河系的核心,其质量约为太阳的400万倍,直径约为2360万公里。随后科学家们在2018年对一颗名为S0-2的恒星进行了检测,它曾在2016年的轨道运行中最接近人马座A*。当时这颗恒星离黑洞近达120个天文单位(AU),一个AU是地球和太阳之间的平均距离,约1.5亿公里,当时科学家发现它以2.7%的光速运行!

利用位于夏威夷的凯克天文台、双子座天文台和斯巴鲁望远镜,天文学家们成功地用3D技术跟踪了S0-2的完整轨道,随后他们将这些数据与过去24年的测量数据结合起来。并利用该数据研究人员研究了广义相对论的一个预测,称为“引力红移”,其中引力可以扭曲光。所谓引力红移,其实很简单,举例来说,就像救护车向人们驶来时警报器的音调会更高,而当车子驶离时,警报器的音调会更低一样,靠近重力场的光线会被转移到光谱的蓝色一端,而逃离重力场的光线则会变红,或发生红移。

结果证明,爱因斯坦的广义相对论是对的!科学家兴奋地表示,这在理论上已经被期待很久了,但我们最终能做到这一点真的很令人兴奋,这是通往未来的里程碑,是对广义相对论和其他引力理论更有力的检验。

这是第一颗有足够的测量数据来测试爱因斯坦的广义相对论关于超大质量黑洞的理论的恒星。从S0-2上探测到的光谱显示,人马座A*的极端重力引起的红移与广义相对论是一致的。但是你知道吗?在爱因斯坦创立他的理论时,人们甚至还不知道黑洞,更不用说超大质量黑洞了,看到广义相对论的预测,我们不得不对爱因斯坦再次膜拜!

但是科学探索远不止如此,科学家表示这项关于S0-2的研究是科学家们计划对人马座A*附近的恒星进行的众多广义相对论研究中的第一个。其中一个目标是S0-102,它是超大质量黑洞附近3000多颗恒星中轨道最短的,绕其一周仅需11.5年。

但是无论如何,爱因斯坦再一次向世人证明了他的理论,尽管我们已经预料到了可能的结果,但是确切的证据无疑更让人激动,爱因斯坦是对的!广义相对论通过了另一项测试!

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