廣義相對論推論被首次(cì)印(yìn)證 宇宙是個放大鏡(jìng) (2005-05-08)
發布(bù)時間:2007-12-04
作者:
來源:新華
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確認宇宙中充(chōng)滿了暗物(wù)質
在全球科學界紀念(niàn)愛因斯坦逝世50周年之際,美國天文學家對他100年前提出的廣義相對論(lùn)的一個推論進行了首次印證。科學家們聲稱,整(zhěng)個宇宙其實就是一個巨大的放(fàng)大鏡,光線是可以彎曲(qǔ)的。 放大現象印證(zhèng)了宇宙神秘暗能量的存在
美國匹茲堡大學萊恩.斯克蘭頓博士領導的一(yī)個研究小組指出,宇宙中的一些類星體(tǐ)距離地球100億光年之遙,它們發出(chū)的光線在其他星體的重(chóng)力和附近宇宙不規則結構(gòu)的共同影響下被最終放大,從而使這些類星體在天文望遠鏡中顯得比實際上更明(míng)亮(liàng)。科學家們是在對1300萬個星係和其他(tā)宇宙(zhòu)星體的大量(liàng)數據進行篩選後得(dé)出上述結論的,這些資料來自於一項名為“斯隆數字星空調查”的計劃(huá),該計劃旨在對宇宙星球排列進行重新測繪。
研究小組稱,這一放大現象印證了宇宙學家們過去幾年提出的黑暗世界理論,理(lǐ)論認為形成恒星和(hé)人體的原子在宇宙中僅占非(fēi)常小的比例,神秘的暗物質雲占據相當部分(fèn),而其他大部分則為更為神秘的暗能量,這種能量正在以越來越快的速度將空間(jiān)和時間分離開來,將各個星係帶往一個無限寒冷和孤獨的盡頭。
引力改變(biàn)光線扭曲星體形態
研究報告將發表在最新一期的(de)《天體物理學雜誌》上,天文(wén)學家們指出,宇宙(zhòu)的放大鏡作用將為他們(men)了解宇宙本身及其進化過程提供新的線索。英國普茨矛斯大學的羅伯特.尼科爾博士也是研究成員之一,他說:“今年是愛因斯坦年,能夠證(zhèng)明廣義相對論是非(fēi)常棒的一件事,來自這些類恒星的光線經曆了曲折的道路才到達地球。”而加利福尼亞大學的重力透鏡化(huà)專家托尼.泰森也指出:“愛因斯坦的預測是正確的,光線是可以(yǐ)彎曲的。”
愛因斯坦的理論認為,重力可以改(gǎi)變時空狀態,1919年出現的一次日食恰巧支持了他的說法。他的理論還認為(wéi),恒星、星係或(huò)星係(xì)群等(děng)宇宙實(shí)體擁有大量的暗物質,它們可以像一個放大鏡一樣對遙遠的物體加以放大。最近幾十年(nián)間,天文學家曾(céng)經記錄到星係或(huò)類恒星照片被其他星係(xì)的重力(lì)扭曲成拱形、環形甚至(zhì)是重影的現象,這就是(shì)所謂的重力(lì)透鏡現象。還有(yǒu)一些恒星會出現突然閃亮的現象,這是從其(qí)周邊經過的恒星重力放(fàng)大的結果。此外(wài),天(tiān)文(wén)學家們還觀察(chá)到宇宙的巨(jù)大結構中,有一些遙遠的背景星係發生變形,這被稱為宇宙變形,不過(guò)直到現在他們還沒能測(cè)量出(chū)宇宙的放大係數。 超級計算機調(diào)查1300萬個星係
在此次的斯隆調查中,尼(ní)科爾博士說:“我們對宇宙中觀測到的所有(yǒu)放大現象進行了總結。”他估計,25億光年以外的宇宙質量(liàng)大約相當於太陽(yáng)的100×10億×10億倍。目(mù)前計算的包(bāo)括(kuò)1300萬個星係和20萬個類恒星的資料,這(zhè)些數據是於1998年開(kāi)始(shǐ)統計的,主要來源於新墨西哥的阿帕奇點天文台,目的在於測量四分之一星空中幾億個星體的顏(yán)色與亮度,對(duì)數百萬(wàn)個星係和類恒星的位置加以確定。斯克蘭頓博士強調:“我們已經掌(zhǎng)握了一些最大類恒(héng)星的數據,這些類恒星距離我們100億光(guāng)年之遙,它們射向我們的光線已經走了40億年。”斯隆調查研究的星係離我們相對較(jiào)近,大約為25億光年。
由於(yú)類恒星實在是過於遙遠不定,因此很難知道它們中的某個被(bèi)放大了多(duō)少倍。因此,科學家們借助(zhù)統計方法,尋找類恒星的數量與它們在宇(yǔ)宙(zhòu)中的位置之間的關係。那些(xiē)距離太過遙遠的類恒星正常情況(kuàng)下並不能被我們看到(dào),但(dàn)是其附近的星(xīng)係會將它(tā)的光(guāng)線放大,使之進入(rù)我們(men)的視(shì)野。但是(shì)斯克(kè)蘭頓解釋說,同樣是(shì)這些星係,還(hái)能夠將類恒星的光線加以彎曲,使它們的位置顯示得略微(wēi)向外。隻有利用超級計算機,根(gēn)據它們的顏(yán)色和亮度將類恒星和星係進行篩選、再篩選,才能將這兩種作用力區分開來(lái)。
事實上,發現宇宙的放大現象不僅是天文學家們的勝利(lì),而且還是計算機科學的勝(shèng)利(lì)。由於暗物(wù)質和可視(shì)物(wù)質都是重力和宇宙放大作用形成的原因(yīn)之一(yī),斯(sī)克蘭頓說,天文學家可以利用這(zhè)一現象調查宇宙的黑暗一麵(miàn),為(wéi)星係的形成以及(jí)星係與暗物質的(de)共存(cún)等問題尋找答案。