科技前沿看点太阳光谱的新测量验证了爱因斯坦的广义相对论

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由加拿大加纳里亚斯航天研究所(IAC)领导的国际研究人员团队以前所未有的精确度测量了太阳的引力红移,即当光从太阳逃逸时产生的太阳光谱线频率的变化。太阳在引向地球的途中的重力场。这项工作验证了爱因斯坦广义相对论的一种预测,将发表在《天文学与天体物理学》杂志上。

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)在1911至1916年间发表的《相对论通论》引入了时空的新概念,表明了巨大的物体会引起时空扭曲,这被认为是重力。这样,例如,爱因斯坦的理论就可以预测,光在靠近大质量物体的弯曲路径中传播,其结果就是对爱因斯坦十字架的观测,这是位于较近质量物体后面的一个遥远星系的四个不同图像,并且它们的光被它扭曲了。

广义相对论的其他众所周知的影响是观测到的水星轨道由于“大质量”太阳周围的时空弯曲或引力红移而逐渐变化,这是由于引力引起的太阳光谱中线的红色位移领域。

引力红移对卫星导航系统(例如GPS)具有重要影响,如果不将广义相对论纳入等式,该系统将无法正常工作。这种影响取决于天文物体的质量和半径,因此,即使太阳对太阳的影响大于对地球的影响,但仍然很难在太阳光谱中进行测量。

爱因斯坦在1920年写道:“对于太阳来说,理论上预测的红移大约是波长的百万分之二。这种影响是否真的存在是一个悬而未决的问题,天文学家目前正在努力解决这一问题。对于太阳来说,它的存在是由于影响很小,很难判断。”

为了对其进行测量,科学家们使用了从月球反射的太阳光谱的观测结果,该观测结果是使用HARPS(高精度径向速度行星搜索器)仪器使用激光频率梳的新技术获得的。

“结合了HARPS仪器的精度和激光频率梳,我们已经能够高精度地测量铁谱线在太阳光谱中的位置,” IAC的Ramóny Cajal研究员JonayGonzálezHernández解释说。文章的作者。“这使我们能够验证爱因斯坦的广义相对论的一种预测,即引力红移,其精确度仅为每秒几米。”

“在8.2 m VLT望远镜上使用ESPRESSO光谱仪上的激光频率梳进行新的测量,将使我们能够改善这些测量,” IAC的研究人员兼主任Rafael Rebolo补充说。

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