星系资料分析显示,近期宇宙的重力井深度低于预期,广义相对论再受考验;示意图。(图撷取自SciTechDaily)
〔编译陈成良/综合报导〕据《每日科技网》(scitechdaily)报导,国际研究团队分析「暗能量调查」(Dark Energy Survey)数据,首度发现爱因斯坦广义相对论(General Relativity)在解释近期宇宙演化时,可能需要修正,这项新发现为解开宇宙加速膨胀之谜投下新变数。
25年前,科学家发现宇宙正在加速膨胀,这个发现至今仍是物理学最大谜团之一。为解开这个谜题,瑞士日内瓦大学(UNIGE)与法国图卢兹第三大学保罗.沙巴提耶分校(Université Toulouse III – Paul Sabatier)组成跨国研究团队,透过分析「暗能量调查」的观测数据,检验爱因斯坦广义相对论的预测是否准确。
根据爱因斯坦理论,物质会扭曲时空,就像重物压在弹性薄膜上会造成凹陷。这种由巨大天体重力造成的时空扭曲,称为「重力井」。当光线经过这些不均匀的区域时,路径会发生偏折,这种现象称为「重力透镜效应」,就像光线穿过玻璃透镜时会改变方向,只是这里弯曲光线的是重力场,而非玻璃。
这项研究成果已发表于国际期刊《自然通讯》(Nature Communications)。研究团队分析了约1亿个星系的资料,观测宇宙在35亿、50亿、60亿和70亿年前四个不同时期的状态。令人意外的是,研究发现在较近期的宇宙(35亿至50亿年前),重力井的深度比爱因斯坦理论预测的还要浅;但在更久远的过去(60亿至70亿年前),观测结果则与理论预测相符。
日内瓦大学理论物理系副教授邦文(Camille Bonvin)表示:「过去『暗能量调查』的资料主要用于测量宇宙物质分布,但我们这次直接测量时空扭曲程度,得以与爱因斯坦的预测进行比较。」
研究第一作者、图卢兹第三大学天体物理研究所助理天文学家图图索斯(Isaac Tutusaus)指出,这个发现显示广义相对论在描述宇宙大尺度结构时,可能需要进一步修正和完善。这项研究成果不仅有助于解开宇宙加速膨胀之谜,更可能改写我们对宇宙演化的认识。