模拟显示等离子体围绕 M87* 旋转。 （L. Medeiros；C. Chan；D. Psaltis；F. Özel；亚利桑那州；IAS）
这是一个最有力的理论。测试后测试已经抛出并一直坚持下去。 即便如此，回旋余地仍然存在。 尽管这些测试的结果与广义相对论一致，但也未能排除一些修改版本作为替代方案提供。
现在，超大质量位于距我们 5500 万光年的星系中心，为相对论提供了迄今为止最严格的检验。 是的，它是 M87*，宇宙最上镜的黑洞，事件视界望远镜合作已经探测了它周围的区域，使广义相对论变得更加强大 500 倍，令人难以置信。
虽然广义相对论对于预测和理解引力相互作用非常有用，但它在数学上与量子力学不相容。 帮助我们模拟物体之间的非重力相互作用的规则。
这导致科学家们寻找广义相对论的修改甚至替代方案。 目标是建立一个统一的理论，以相同的方式描述所有的力。 因此，任何试图做到这一点的对当前理论的修改建议，虽然未能与我们在现实生活中看到的一致，但都应该被禁止。
“我们期望一个完整的引力理论与广义相对论不同，但有很多方法可以修改它，”天体物理学家 Dimitrios Psaltis 解释道亚利桑那大学的。
“我们发现，无论正确的理论是什么，当涉及到时，它与广义相对论不会有显着不同。。 我们确实压缩了可能修改的空间。”
当科学家们第一次实现黑洞阴影的图像以及围绕它旋转的热物质环，它为我们提供了测试广义相对论的新方法。 其中之一是阴影的大小。
这个阴影是旋转物质质量中心的黑暗区域，由事件视界定义——在该点，即使光速也不足以达到黑洞引力的逃逸速度。 这意味着黑洞不能发出任何光。 由于该效应是一种引力效应，因此可以根据广义相对论来预测该区域的大小。
M87* 是一个超大质量黑洞，其质量是太阳的 65 亿倍。 广义相对论的数学可以利用这个质量来预测光无法逃逸的黑暗虚空或阴影的非常精确的大小。
当第一次获得黑洞图像时，这是进行的早期测试之一 - 当然，阴影的大小正如预测的那样。
“当时，我们无法提出相反的问题：引力理论与广义相对论有多大不同，同时仍与影子大小保持一致？”天体物理学家皮埃尔·克里斯蒂安说亚利桑那大学的。 “我们想知道是否可以利用这些观察结果来筛选一些替代方案。”
广义相对论已经在太阳系中通过了多次测试。 方式水星轨道的方向绕太阳移动就是其中之一。 道路星光弯曲沿着像太阳这样的大质量物体周围的时空曲率是另一种情况。 精确测量行星之间的距离提供另一个。
对广义相对论的一些修改也通过了太阳系测试。 因此，团队收集了这些基于太阳系的修改来针对 M87* 进行测试。 对于每一种替代的引力理论，该团队并没有根据观测结果实际测试每个理论的整体，而是确定了预测黑洞阴影的独特特征。
这使得团队能够确定该理论是否与事件视界望远镜对 M87* 的观测结果一致，而无需考虑其他不相关的细节。 这使他们能够有效地排除对广义相对论提出的一些修改。
“使用我们开发的测量仪，我们发现 M87* 中黑洞阴影的测量尺寸将爱因斯坦广义相对论修改的回旋余地缩小了近 500 倍，与之前在太阳系的测试相比，”天体物理学家费里亚尔·奥泽尔说亚利桑那大学的。
“在这个新的、更严格的黑洞阴影测试中，许多修改广义相对论的方法都失败了。”
这并不意味着广义相对论不能被打破，而且这样做的追求仍在继续——不是因为天体物理学家讨厌广义相对论，而是因为每次测试都为下一次测试提供了新的约束和新的工具——希望能让我们更接近解决这个问题广义相对论和量子力学之间的区别。
因此，广义相对论在它所测试的最强引力场中并没有被打破——通过排除某些替代方案，该团队的结果向我们展示了我们可以在哪里停止寻找答案。
“我们总是说广义相对论出色地通过了所有测试——如果我每次听到这句话都能得到一毛钱就好了。”特别说。
“但确实如此，当你进行某些测试时，你不会发现结果偏离广义相对论的预测。我们所说的是，虽然所有这些都是正确的，但我们第一次有了不同的规范通过它，我们可以进行比原来好 500 倍的测试，而该标准就是黑洞的阴影大小。”
事件视界望远镜变得越来越强大。 三架新望远镜最近加入了全球阵列，明年将进行新的观测运行。 希望这将提供黑洞阴影的更高分辨率的图像，我们可以对其进行更严格的测试。
“和...一起观测，这标志着黑洞天体物理学新时代的开始，”诗篇说。
该研究发表于物理评论快报。
