首頁 » 天文學家發現110億光年外的引力透鏡,愛因斯坦的預言再次應驗

天文學家發現110億光年外的引力透鏡,愛因斯坦的預言再次應驗
2021/09/02
2021/09/02
 

哇!真的第一次見哎,知識不會,衹是姿勢不對;科學凡此種種,用人話講才能聽懂

文/天空之城團隊

 

要說對現代物理學貢獻最大的人,莫過于愛因斯坦。現代物理學的兩大基石都與愛因斯坦有關,他獨自一人創立相對論,並且也為量子力學的發展奠定重要基礎。

作為愛因斯坦一生之中最令他得意的成就,廣義相對論在提出100多年來,得到了越來越多精確實驗的證實,例如,近年來直接發現了廣義相對論在百年前的預言——引力波、黑洞。

不僅如此,天文學家接收到遠在110億光年外的深空信號,其傳播速度為光速,這意味著它是在110億年前發出的,結果證明愛因斯坦又對了。即便距離再怎麼遙遠,廣義相對論仍然成立。這不禁讓人們感歎愛因斯坦的偉大。

然而,由于廣義相對論在當年太過超前,沒有得到一系列可靠實驗的證實,愛因斯坦並沒有因此而獲得諾獎,反倒是近年來驗證廣義相對論的物理學家獲得了諾貝爾獎。那麼,廣義相對論究竟是什麼理論?為什麼110億光年外的信號又能證明愛因斯坦是對的呢?

簡單來說,廣義相對論是一個研究引力的理論。說到引力,我們腦海中最先會想起的應該是牛頓的萬有引力定律。牛頓的引力理論應用很廣泛,它能描述天體運動,預言新行星的存在,而且還能用于火箭發射的軌道計算。

不過,萬有引力定律是不完美的。由于引力作用,水星每繞太陽運行一周,軌道會出現明顯的偏移,這就是水星軌道進動。通過萬有引力定律,可以計算出進動速度,結果比觀測者慢了每百年43角秒。

事實上,這個差異是很小的,100年才相差0.01194度。但物理學家知道,這種異常一定意味著什麼。起初,物理學家猜測水星軌道內側還有一顆未知的行星,它的引力攝動導致了這種異常。但經過一番搜尋,並沒有發現未知行星,這意味著萬有引力定律必然存在缺陷。

牛頓把引力描述為物體之間的相互吸引力,而愛因斯坦從截然不同的角度來描述引力。愛因斯坦認為,物體和能量會把原本平直的時空壓彎,迫使物體和光子在彎曲空間中運動,所以引力被描述為幾何效應。

愛因斯坦在提出廣義相對論之後,很快就完美解釋了水星軌道的反常進動。不僅如此,廣義相對論還預言很多此前未知的引力效應和天體,其中包括引力時間膨脹效應、引力波以及黑洞。

如今,愛因斯坦在百年前所作出的這些預言都已經逐一應驗,而且廣義相對論也已經在導航衛星的時間校準上得到應用。不僅如此,就連110億光年外的天體都能給愛因斯坦作證。

在宇宙中,星系、星系團都是質量巨大的結構,它們會造成空間的顯著彎曲。如果遙遠背景天體發出的光經過這些彎曲的空間,其行進路徑將會發生偏轉,前景天體就像放大鏡一樣增亮、扭曲、放大背景天體,這就是引力透鏡效應。

在適當的情況下,背景天體會被扭曲成環狀,形成著名的愛因斯坦環。天文學家已經發現了多個愛因斯坦環,其中最為罕見的是雙愛因斯坦環SDSSJ0946+1006:

前景星系是位于30億光年外的一個橢圓星系,其強大引力扭曲周圍空間,讓兩個遙遠背景星系的圖像發生了嚴重的扭曲。內環是60億光年外的星系,外環是110億光年外的星系,這兩個背景星系恰好位于前景星系的正後方,它們與地球幾乎完美地排成一條直線,所以我們在地球上能夠觀測到十分奇特的雙愛因斯坦環。

 

解讀科學知識,探索科學趣聞,感受科學魅力,我是天空之城,喜歡我的文章,歡迎来到【哇!真的第一次見哎】點贊分享,大家下次見!

 
搶先看最新趣聞請贊下面專頁

用戶評論