空间和时间的结构并不能免受重力的影响。扑通扑通地放入一个质量,它周围的时空曲线,与将保龄球放在蹦床上时发生的情况没有什么不同。
这个时空中的凹坑是我们所说的引力井的结果,一百多年前,阿尔伯特·爱因斯坦在他的理论中的场方程首次描述了它。。直到今天,这些方程仍然成立。我们很想知道爱因斯坦放入了什么他的汤。不管是什么,广义相对论仍然相当可靠。
我们知道这一点的方法之一是,当光沿着弯曲的时空传播时,它也会随之弯曲。这导致到达我们所有人的光线发生扭曲、拉伸、复制和放大,这种现象称为引力透镜。这种时空的怪异现象不仅是可观察和可测量的,而且是。
但一组研究人员刚刚发现,使用相对论计算出的预测时空曲率并不总是与我们使用来自目前正在绘制宇宙中数亿个星系的调查。这并不意味着有什么东西坏了——但它确实表明可能存在我们没有考虑到的东西。
“到目前为止,暗能量调查数据已被用来测量宇宙中物质的分布,”物理学家卡米尔·邦文解释道瑞士日内瓦大学教授。 “在我们的研究中,我们使用这些数据来直接测量时间和空间的扭曲,使我们能够将我们的发现与爱因斯坦的预测进行比较。”
这暗能量调查这是一项国际合作项目,采用了安装在智利托洛洛山美洲天文台 4 米长的 Victor M. Blanco 望远镜上的强大光学仪器。顾名思义,它的主要任务是研究暗能量,即驱动宇宙的神秘力量。。
为此,该仪器一直在尽可能深入地调查宇宙。这意味着它可以看到跨越多个时代的光,深入了解宇宙的历史,观察那些光已经传播了数十亿年到达我们的星系。
由法国图卢兹大学天文学家艾萨克·图图索斯领导的一组研究人员意识到,他们可以利用这些丰富的数据来测试爱因斯坦对宇宙的物理描述的预测能力。他们专门测量了四个不同时期由于重力井造成的时空扭曲:大约 35 亿年前、50 亿年前、60 亿年前和 70 亿年前。
然后,他们将这些测量结果与爱因斯坦方程预测的结果进行了比较。有趣的是,一些测量结果与预测完全一致——但并非全部。
“我们发现,在遥远的过去——6 到 70 亿年前——井的深度与爱因斯坦的预测非常吻合,”图图索斯说。解释。 “然而,距离今天更近,3.5 到 50 亿年前,它们比爱因斯坦预测的要浅一些。”
差异很小,但可能很重要。例如,这可能意味着最近宇宙中重力井的增长率较慢。此外,对时空膨胀的测量表明,宇宙的增长正在加速,并且在最近的过去加速得更快。
因此,这种差异可能表明暗能量驱动的宇宙加速与同一时期重力井的缓慢增长之间存在联系。需要进行更多观察来确认并补充团队的发现。
“我们的结果表明,爱因斯坦的预测与测量结果有 3 西格玛的不相容性。用物理学的语言来说,这样的不相容阈值引起了我们的兴趣,并要求进一步研究,”物理学家娜塔莎·格林说日内瓦大学的。
“但在现阶段,这种不相容性还不足以证明爱因斯坦的理论无效。为此,我们需要达到 5 西格玛的阈值。因此,有必要进行更精确的测量来证实或反驳这些初步结果,并找出这个理论在我们的宇宙中,在非常远的距离上是否仍然有效。”
该研究发表于自然通讯。