科技前沿看點太陽光譜的新測量驗證了愛因斯坦的廣義相對論

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由加拿大加納里亞斯航天研究所(IAC)領導的國際研究人員團隊以前所未有的精確度測量了太陽的引力紅移,即當光從太陽逃逸時產生的太陽光譜線頻率的變化。太陽在引向地球的途中的重力場。這項工作驗證了愛因斯坦廣義相對論的一種預測,將發表在《天文學與天體物理學》雜志上。

阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein)在1911至1916年間發表的《相對論通論》引入了時空的新概念,表明了巨大的物體會引起時空扭曲,這被認為是重力。這樣,例如,愛因斯坦的理論就可以預測,光在靠近大質量物體的彎曲路徑中傳播,其結果就是對愛因斯坦十字架的觀測,這是位于較近質量物體后面的一個遙遠星系的四個不同圖像,并且它們的光被它扭曲了。

廣義相對論的其他眾所周知的影響是觀測到的水星軌道由于“大質量”太陽周圍的時空彎曲或引力紅移而逐漸變化,這是由于引力引起的太陽光譜中線的紅色位移領域。

引力紅移對衛星導航系統(例如GPS)具有重要影響,如果不將廣義相對論納入等式,該系統將無法正常工作。這種影響取決于天文物體的質量和半徑,因此,即使太陽對太陽的影響大于對地球的影響,但仍然很難在太陽光譜中進行測量。

愛因斯坦在1920年寫道:“對于太陽來說,理論上預測的紅移大約是波長的百萬分之二。這種影響是否真的存在是一個懸而未決的問題,天文學家目前正在努力解決這一問題。對于太陽來說,它的存在是由于影響很小,很難判斷。”

為了對其進行測量,科學家們使用了從月球反射的太陽光譜的觀測結果,該觀測結果是使用HARPS(高精度徑向速度行星搜索器)儀器使用激光頻率梳的新技術獲得的。

“結合了HARPS儀器的精度和激光頻率梳,我們已經能夠高精度地測量鐵譜線在太陽光譜中的位置,” IAC的Ramóny Cajal研究員JonayGonzálezHernández解釋說。文章的作者。“這使我們能夠驗證愛因斯坦的廣義相對論的一種預測,即引力紅移,其精確度僅為每秒幾米。”

“在8.2 m VLT望遠鏡上使用ESPRESSO光譜儀上的激光頻率梳進行新的測量,將使我們能夠改善這些測量,” IAC的研究人員兼主任Rafael Rebolo補充說。

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