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一項(xiàng)新研究標(biāo)志著最新的努力，以確定這一切是否只是一個(gè)誤解：對(duì)整個(gè)宇宙尺度上的引力如何工作的期望是有缺陷的或不完整的。這種潛在的誤解可能有助于研究人員解釋暗能量。然而，這項(xiàng)研究--迄今為止對(duì)因斯坦的宇宙尺度引力理論的最精確測(cè)試之一--發(fā)現(xiàn)目前的理解似乎仍然是正確的。該研究來自國(guó)際暗能量調(diào)查，使用智利的Victor M. Blanco 4米望遠(yuǎn)鏡。

8月24日，在里約熱內(nèi)盧舉行的國(guó)際粒子物理學(xué)和宇宙學(xué)會(huì)議（COSMO'22）上，由包括美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的一些科學(xué)家撰寫的這一結(jié)果被公布。這項(xiàng)工作有助于為即將到來的兩個(gè)太空望遠(yuǎn)鏡奠定基礎(chǔ)，這兩個(gè)望遠(yuǎn)鏡將以比新研究更高的精度探測(cè)我們對(duì)引力的理解，也許最終會(huì)解開這個(gè)謎團(tuán)。

一個(gè)多世紀(jì)以前，愛因斯坦提出了他的廣義相對(duì)論來描述引力。到目前為止，它準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了從水星的軌道到黑洞的存在等一切。但是一些科學(xué)家認(rèn)為，如果這個(gè)理論不能解釋暗能量，那么也許他們需要修改它的一些方程或增加新的內(nèi)容。

為了查明情況是否如此，暗能量調(diào)查的成員尋找證據(jù)，證明引力的強(qiáng)度在整個(gè)宇宙的歷史中或在宇宙的距離中是不同的。一個(gè)積極的發(fā)現(xiàn)將表明愛因斯坦的理論是不完整的，這可能有助于解釋宇宙的加速膨脹。他們還研究了除Blanco之外的其他望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)，包括歐空局的普朗克衛(wèi)星，并得出了同樣的結(jié)論。

根據(jù)該研究，愛因斯坦的理論仍然有效。所以現(xiàn)在還沒有對(duì)暗能量的解釋。然而，這項(xiàng)研究將為即將到來的兩項(xiàng)任務(wù)提供資料。歐空局的Euclid任務(wù)，預(yù)計(jì)不早于2023年發(fā)射，該任務(wù)有美國(guó)宇航局的貢獻(xiàn)；美國(guó)宇航局的南希·格雷斯·羅曼太空望遠(yuǎn)鏡，目標(biāo)是不晚于2027年5月發(fā)射。這兩臺(tái)望遠(yuǎn)鏡將搜索引力強(qiáng)度隨時(shí)間或距離的變化。

科學(xué)家如何知道宇宙的過去發(fā)生了什么？通過觀察遙遠(yuǎn)的天體。一光年是衡量光在宇宙真空中沿直線經(jīng)過一年時(shí)間的距離。這意味著一個(gè)一光年外的天體在我們面前顯示的是一年前的樣子，也就是光第一次離開該天體的時(shí)候。而數(shù)十億光年外的星系在我們面前則是數(shù)十億年前的樣子。這項(xiàng)新研究考察了延伸到過去大約50億年的星系。Euclid望遠(yuǎn)鏡將窺視80億年前的歷史，而羅曼望遠(yuǎn)鏡將回望110億年前。

星系本身并沒有顯示出引力的強(qiáng)度，但是從地球上看它們的樣子卻顯示了出來。我們宇宙中的大多數(shù)物質(zhì)都是暗物質(zhì)，它們不會(huì)發(fā)射、反射或以其他方式與光互動(dòng)。雖然物理學(xué)家不知道它是由什么構(gòu)成的，但他們知道它的存在，因?yàn)樗囊Π阉┞冻鰜怼Ｎ覀冇钪嬷械拇笮桶滴镔|(zhì)庫(kù)使空間本身扭曲。當(dāng)光在太空中旅行時(shí)，它遇到了這些扭曲的空間部分，導(dǎo)致遙遠(yuǎn)的星系的圖像出現(xiàn)彎曲或模糊。這在美國(guó)宇航局詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)布的首批圖像中得到了展示。

暗能量調(diào)查項(xiàng)目的科學(xué)家們?cè)谛窍祱D像中搜索由于暗物質(zhì)彎曲空間而造成的更微妙的扭曲，這種效應(yīng)稱為弱引力透鏡。引力的強(qiáng)度決定了暗物質(zhì)結(jié)構(gòu)的大小和分布，而大小和分布反過來又決定了這些星系在我們看來是如何扭曲的。這就是圖像如何能夠揭示在離地球不同的距離和整個(gè)宇宙歷史上的遙遠(yuǎn)時(shí)期的引力強(qiáng)度。該小組現(xiàn)在已經(jīng)測(cè)量了超過1億個(gè)星系的形狀，到目前為止，觀察結(jié)果與愛因斯坦理論所預(yù)測(cè)的相符。

研究報(bào)告的共同作者Agnès Ferté說：“隨著測(cè)量越來越精確，仍然有挑戰(zhàn)愛因斯坦引力理論的余地，”他作為JPL的博士后研究員進(jìn)行了這項(xiàng)研究。“但是，在我們?yōu)镋uclid和羅馬望遠(yuǎn)鏡做好準(zhǔn)備之前，我們?nèi)杂性S多事情要做。因此，我們必須繼續(xù)與世界各地的科學(xué)家們合作解決這個(gè)問題，就像我們?cè)诎的芰空{(diào)查中所做的那樣。”