
根据一系列新的研究,天文学家分析了宇宙中最大的地图,并发现爱因斯坦关于引力的观点再次正确。
这项分析研究了跨越110亿年宇宙时间的近600万个星系和类星体,发现即使在巨大的尺度上,引力的行为也与爱因斯坦广义相对论所预测的一样。
研究人员说,这一结果证实了宇宙学家的主要宇宙理论,并似乎限制了其他引力理论。对于模型中奇怪的差异,比如宇宙在其生命的不同阶段的不同膨胀率,这些结果给新的解释留下了什么空间,目前还不清楚。研究人员今天(11月19日)在预印本服务器arXiv上发表了几篇论文,并将于1月份在马里兰州国家港举行的美国天文学会会议上发表他们的发现。
法国国家科学研究中心(CNRS)的宇宙学家Pauline Zarrouk在一份声明中说:“广义相对论已经在太阳系的尺度上得到了很好的验证,但我们还需要验证我们的假设在更大的尺度上是否有效。”“研究星系形成的速度可以让我们直接测试我们的理论,到目前为止,我们与广义相对论在宇宙尺度上的预测一致。”
宇宙学家长期以来一直在争论引力在远距离下的行为。占主导地位的理论被称为λ冷暗物质模型,它建立在爱因斯坦的理论基础之上,为广泛的天文现象提供了最全面的观点。
但是对模型中某些元素的怀疑,比如暗物质和暗能量——这两种神秘的实体不与光相互作用,但却占了宇宙中大部分的质量和能量——以及模型无法预测某些观测结果,导致了对立派系支持其他解释。
其中之一是修正的牛顿动力学(MOND),它提出,对于引力比地球表面上感受到的引力小10万亿倍的情况,比如遥远星系之间的牵引力,牛顿定律(广义相对论建立在此基础上)就会失效,必须用其他方程来取代。
为了寻找引力在大尺度上如何表现的线索,研究人员转向了暗能量光谱仪器(DESI)第一年的数据,该仪器安装在亚利桑那州的尼古拉斯·u·梅奥尔4米望远镜上,它精确定位了数百万个星系的每月位置,以研究宇宙是如何膨胀到今天的。
科学家们进行了“全形状分析”,对星系结构随时间的增长进行了精确的测量。它表明,虽然暗能量可能随着时间的推移而演变,但宇宙的结构与爱因斯坦理论的预测非常吻合。
“这是DESI第一次观察宇宙结构的增长,”密歇根大学理论宇宙学和天体物理学教授、DESI宇宙学数据解释小组的联合负责人Dragan Huterer在声明中说。“我们展示了一种巨大的新能力,可以探测修正引力,改善暗能量模型的限制。而这只是冰山一角。”
现在说这对我们对宇宙的整体看法意味着什么还为时过早,但DESI未来两年收集的数据将于2025年春季发布。这个实验已经进行了5年,现在已经是第4年了,到实验结束时,它将收集大约4000万个星系和类星体的数据。如果答案就在那里,我们可能不用等太久就能找到它们。




