分析迄今最大宇宙三維圖,再次證明愛因斯坦對重力的描述正確

作者 | 發布日期 2024 年 11 月 21 日 16:16 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 line share Linkedin share follow us in feedly line share
分析迄今最大宇宙三維圖,再次證明愛因斯坦對重力的描述正確

科學家分析有史最大的宇宙地圖,對廣義相對論展開迄今最大規模檢驗,宣告愛因斯坦對重力的觀點再次通過考察,有關重力如何將星系沿著宇宙網聚集以抵抗宇宙膨脹向外拉力、以及宇宙網隨時間演變的方式,都與愛因斯坦理論預測完全一致。

長期以來,以愛因斯坦廣義相對論為基礎的 lambda 冷暗物質模型,為各種遠距天文現象提供最全面觀點,這個用來描述重力的理論已在太陽系尺度得到完美測試結果,但仍需持續檢測廣義相對論在更大尺度上的預測是否仍有效。

此外, lambda 模型無法解釋某些觀測結果,比如歸因於暗能量的宇宙加速膨脹,因而出現擁護其他替代暗物質理論的學說,如修正牛頓動力學(MOND)。

為了確認重力在更大尺度上如何表現,研究人員取來暗能量光譜儀(Dark Energy Spectroscopic Instrument,DESI)第一年數據,對跨越 110 億年近 600 萬個星系與類星體進行分析,精確測量星系結構如何隨時間增長,發現即使面對如此巨大的時間尺度,重力行為仍如愛因斯坦廣義相對論所預測那般。

研究結果表明,雖然暗能量可能隨時間推移演變,但宇宙整體結構變化與廣義相對論預測相當吻合,再次證明廣義相對論是引力的正確「配方」,似乎也限制了其他替代重力理論發展空間。

此外,分析也為微中子質量添加新上限(目前唯一尚未精確測量質量的基本粒子),先前微中子實驗指出三種微中子質量總和至少為 0.059eV/c2(電子質量約 511,000eV/c2),而DESI 調查結果表明微中子總和應小於 0.071eV/c2。

暗能量光譜儀安裝於口徑 4 公尺的梅奧爾望遠鏡(Mayall Telescope),正在執行為期五年的大型國際觀測計畫(目前第四年),最終觀測約 4,000 萬個星系和類星體,2025 年春季發表觀測第二年和第三年數據。

(首圖來源:勞倫斯柏克萊國家實驗室

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