▲哈勃太空望远镜广角相机3拍摄的来自星系LRG 3-757的引力透镜。图片版权：Credit: ESA/Hubble & NASA
6月22日，《科学》杂志发表论文称，一个由美国、英国和德国天文学家组成的国际研究小组在太阳系之外进行了最精确的引力检验。结合美国宇航局哈勃太空望远镜和欧洲南方天文台甚大望远镜的数据，研究人员发现，此星系中引力的行为与阿尔伯特﹒爱因斯坦广义相对论的预言相符，在星系的尺度上证实了这一理论的正确性。
1915年，阿尔伯特﹒爱因斯坦提出广义相对论，对引力如何起作用进行了解释。自那以来，广义相对论通过了一系列在太阳系内的高精度检验，但还从没有在巨大的天文学尺度上对其进行过精确地检验。
自1929年以来人们就已经知道宇宙在膨胀，但1998年两组天文学家发现，现在的宇宙比过去膨胀得更快。科学家们无法解释这个惊人的发现，除非宇宙的大部分是由一种被称为暗能量的奇异成分组成。然而，这个解释依赖于广义相对论是在宇宙尺度上都正确的理论。检验引力在长距离上的性质对于验证我们的宇宙学模型很重要。
在这项研究中，朴次茅斯大学宇宙学和引力研究所的Thomas Collett博士领导的一组天文学家通过把一个近邻星系作为引力透镜，在天文学尺度上对引力进行了精确地检验。
Collett博士说：“广义相对论预言大质量天体会使时空变形，这意味着当光近距离经过另一个星系时，这些光的路径会偏折。如果两个星系沿视线方向对齐，这会产生一个被称为强引力透镜的现象，我们会看到背景星系的多重像。如果我们知道前景星系的质量，那么多重像之间的间隔就会告诉我们广义相对论在星系的尺度上是不是正确的理论。”
已知有几百个强引力透镜系统，但大部分都离我们太远而无法精确测量其质量，所以不能用于精确检验广义相对论。不过，星系ESO325-G004是其中离我们最近的透镜系统之一，距离地球5亿光年。
Collett博士继续说：“我们使用位于智利的甚大望远镜的数据测量了E325中的恒星运动速度——从而推测出E325的质量要有多大才能将这些恒星束缚在轨道中。我们随后将这个质量与我们用哈勃太空望远镜观测到的强引力透镜像的间隔做比较，结果显示实际观测值与广义相对论计算的值相差百分之九。这是到目前为止用单个星系进行的最精确的太阳系外的广义相对论检验。”
“宇宙是个奇妙的地方，提供了那些我们在实验室中无法使用的透镜系统。”宇宙学和引力研究所所长Bob Nichol教授补充说。“使用世界上最好的望远镜来挑战爱因斯坦是非常令人满意的，我们发现他是多么地正确。”
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编译：钱磊 审稿：三水 编辑：张梦
来源：
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180621141043.htm
