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广义相对论在银河系中心通过验证

2017-06-08 11:03 来源:科技日报

  爱因斯坦的广义相对论再次经受住了考验。据《新科学家》杂志网站6日报道,美国科学家借助夏威夷凯克天文台近20年的数据,获得了银河系中心超大质量黑洞附近两颗恒星S0-1和S0-38的清晰运行轨迹,发现这两颗恒星的运行方式没有偏离广义相对论;同时,也未发现第五种基本力存在的证据。相关论文发表在7日出版的《物理评论快报》杂志上。

  宇宙中存在四种基本作用力:弱相互作用力、强相互作用力、电磁相互作用力和万有引力。但许多观测迹象对广义相对论提出挑战,一些科学家假设存在第五种基本力,并希望通过发现这种力的存在,来证明相对论存在漏洞和偏差。

  加州大学洛杉矶分校的奥莱里昂·希斯认为,银河系最中心的超大质量黑洞“人马座A*”(Sagittarius A*)周围,最有可能发现第五种力。一般情况下,黑洞周围的恒星会向黑洞“喂食”自身气体云盘,导致恒星运行轨迹发生改变,从而对验证广义相对论造成的干扰;但“人马座A*”与周围恒星的间距不够近,恒星气体不会被“卷进”黑洞,因此能提供更清晰的检测。

  希斯和同事从上世纪90年代末开始,持续20年长期跟踪“人马座A*”附近恒星的运行轨迹。他们跟踪到S0-1和S0-38围绕“人马座A*”运行一周的完整轨迹,运行周期分别为16年和19年。他们发现,这两颗恒星围绕“人马座A*”快速运转的方式,完全遵循广义相对论的预言。“这是广义相对论首次在超大质量黑洞附近经受住考验。”希斯说。

  希斯表示,以椭圆形轨道运行的S0-2将在明年距离“人马座A*”最近——仅111个天文学单位(1天文学单位约为1.5亿公里),届时,他们可以获得更精确的观测数据,“如果对广义相对论的偏离真的存在,明年我们一定能探测到这种偏离”。

  总编辑圈点

  广义相对论多年以来接受的挑战,几乎是其他理论的总和。但目前为止,大多数结论都是“验证通过”。广义相对论在大尺度结构——恒星、行星、银河系上的观测数据,与其预测值的相符度高到惊人。但这仍不妨碍科学家们不断尝试去发现广义相对论的不完整,从而颠覆现代宇宙学的理论基础。

(责任编辑:王蔚)

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