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加州大学洛杉矶分校(UCLA)物理学和天文学教授安德里亚•盖兹(Andrea Ghez)说,阿尔伯特•爱因斯坦(Albert Einstein)发表其标志性的广义相对论100多年后,其“边缘开始磨损”。现在,在我们银河系中心巨大黑洞附近最全面的广义相对论测试中,盖兹和她的研究团队在7月25日的《科学》杂志上发表了爱因斯坦的广义相对论的报告。
“爱因斯坦是对的,至少现在是这样,”这项研究的合著者盖兹说。我们完全可以排除牛顿引力定律。我们的观察与爱因斯坦的广义相对论是一致的。然而,他的理论显然显示出弱点。它不能完全解释黑洞内部的引力,在某种程度上,我们需要超越爱因斯坦的理论,转向更全面的引力理论,解释黑洞是什么。”
爱因斯坦1915年提出的广义相对论认为,我们所认为的引力是由空间和时间的曲率引起的。科学家提出太阳和地球等物体改变了这种几何结构。盖兹说,爱因斯坦的理论是对引力如何工作的最好描述,他领导的一个由加州大学洛杉矶分校(UCLA)领导的天文学家小组直接测量了一个超大质量黑洞附近的现象,盖兹称这项研究为“极端天体物理学(extreme astrophysics)”。
这是对广义相对论的许多测试中的第一个,盖兹的研究小组将在超大质量黑洞附近的恒星上进行测试。她最感兴趣的恒星是S0-102,它的轨道最短,需要11又1/2年才能完成围绕黑洞的完整轨道。盖兹研究的大多数恒星的轨道比人类的寿命长得多。
黑洞的密度如此之高,以至于没有任何东西能逃脱它们的引力,甚至光。(它们不能直接看到,但它们对附近恒星的影响是可见的,并提供了一个标志。一旦有东西穿过黑洞的“视界”,它将无法逃脱。然而,恒星S0-2仍然离事件视界相当远,即使是在离它最近的地方,所以它的光子不会被拉进去。)
研究人员说他们的工作是有史以来对超大质量黑洞和爱因斯坦的广义相对论进行的最详细的研究。盖兹的研究小组能够看到超大质量黑洞附近的时空混合。”在牛顿的引力理论中,空间和时间是分开的,不能相互混合;在爱因斯坦的理论下,它们在黑洞附近完全混合在一起,”她说。
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/07/190725150408.htm
Journal Reference:
By Tuan Do, Aurelien Hees, Andrea Ghez, Gregory D. Martinez, Devin S. Chu, Siyao Jia, Shoko Sakai, Jessica R. Lu, Abhimat K. Gautam, Kelly Kosmo O’Neil, Eric E. Becklin, Mark R. Morris, Keith Matthews, Shogo Nishiyama, Randy Campbell, Samantha Chappell, Zhuo Chen, Anna Ciurlo, Arezu Dehghanfar, Eulalia Gallego-Cano, Wolfgang E. Kerzendorf, James E. Lyke, Smadar Naoz, Hiromi Saida, Rainer Schödel, Masaaki Takahashi, Yohsuke Takamori, Gunther Witzel, Peter Wizinowich. Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic center supermassive black hole. Science, 2019 DOI: 10.1126/science.aav8137
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