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| 摘要 检验引力现象很简单：通过二楼的窗子走出去(禁止付诸实践)，看看会发生什么！但是要想检验爱因斯坦的引力理论——广义相对论，难度就要大得多。该理论的内容是：一个物体的引力会使其周围的空间和时间扭曲。尽管研究人员在太阳系的尺度上证明了广义相对论，但是在整个宇宙的尺度上验证该理论是更具挑战性的。
哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所的拉德克·沃杰塔克(Radek Wojtak)带领一组研究人员着手检验广义相对论的一个经典预测：光在逃离引力场的时候会损失能量，引力场越强，光损失的能量就越多。结果，从一个星系团中心散发出来的光子应该比星系团边缘的光子损失的能量更多，因为星系团中心区的引力最强。星系团是包含了成千上万个星系的大型天体系统。因此在波长上，来自星系团中心的光比来自边缘的光更长，移向光谱的红端。这个效应被称为引力红移现象。
沃杰塔克及同事知道，测量单个星系内的引力红移会很困难，因为星系内引力红移效应非常小，而且需要将这种红移效应跟个体星系的轨道速度以及宇宙膨胀造成的红移效应分离开来。研究人员从斯隆数字巡天计划中搜集了8000 个星系团的数据，他们通过平均这些数据处理了这个问题。“这样做是希望通过研究星系团中星系之间的红移分布特点来发现引力红移效应，而不是分别查看各个星系的红移效应，”沃杰塔克解释说。
果然，研究人员发现正像广义相对论预测的那样，星系团中的光发生了红移，而且与到星系团中心的距离成比例。“我们可以测量出星系之间红移效应的微小差别，可以看得出来自星系团中心区星系的光不得不爬出那里的引力场，而来自边缘星系中的光可以较为轻松地散发出来，”沃杰塔克说。2011 年9 月28 日，这些发现发布在《自然》(Nature)杂志在线版上。
除了证实广义相对论之外，这些研究结果也有力地说明了拉姆达冷暗物质宇宙模型。这个已经流行于世的宇宙学模型表明宇宙的大部分是由不可见物质构成的，这种物质与构成恒星和行星的普通物质不发生相互作用。这项检验结果也支持暗能量的存在，暗能量是似乎正在使宇宙膨胀的一种神秘力量。 |
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引用本文: |
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. 科学家们在星系团的尺度上证实了红移效应[J]. 现代物理知识, 2011, 23(5): 30-30.
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. [J]. Modern Physics, 2011, 23(5): 30-30.
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