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研究:人類史上首張黑洞照 大幅縮窄廣義相對論可修正範圍

2020/10/5 — 16:30

EHT 首張無線電黑洞照片 / NSF

EHT 首張無線電黑洞照片 / NSF

去年全球超過 60 個科研單位組成的事件視界望遠鏡 (Event Horizon Telescope, EHT) 無線電望遠鏡網絡首度發表黑洞照片,對愛因斯坦的廣義相對論有更多的支持,而 EHT 團隊最新刊於 Physical Review Letters 的研究則指,今次發現大幅縮窄廣義相對論可修正的範圍,至之前的 500 分之一。

廣義相對論是一種關於重力的理論,在 1915 年由愛因斯坦完成。理論指物質之間的重力來自於時空的扭曲。

黑洞通常不會產生陰影,因為它們不是阻止光通過的固態物體。相反,黑洞與光會有互動,黑洞會將光拉向自己。雖然光無法逃離黑洞內部,但光線有可能在事件視界附近或無法返回的區域逃脫,中間的空間看便起來像是陰影。

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由於黑洞的引力非常大,會扭曲空間與時間,因此實際上它就如放大鏡一樣,使陰影看起來比實際的大。團隊測量了這種扭曲,發現黑洞陰影的大小與相對論方程式計算出的吻合。

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有撰寫報告的新澤西高級研究所研究員 Lia Medeiros 在聲明中表示,這只是開始,研究顯示黑洞圖片可能可用來測試重力理論,一旦在我們的銀河系中心拍得黑洞圖片,並在未來的 EHT 觀測中加入更多望遠鏡陣列,類似的測試能力將會變得更強大。

另一有撰寫報告的亞利桑那大學天體物理學教授 Feryal Özel 則在聲明中指,根據團隊開發的量規,發現 M87 黑洞陰影的測量大小,令愛因斯坦廣義相對論須修改的餘地縮窄至 500 分之一。他又表示,在是次新的更嚴格黑洞陰影測試中,許多修改廣義相對論的方法都失敗。

領導的亞利桑那大學天體物理學教授 Dimitrios Psaltis 指,發現與重力波觀測一起,標誌著黑洞天體物理學新時代的開始。

到目前為止,相對論已通過了所有的考驗,但還需要進一步研究以確認它是否與天體物理學相吻合。

來源:
CNN, First photo of a black hole supports Einstein's theory of relativity 2 October 2020

報告:
EHT Collaboration. (2020). Gravitational Test beyond the First Post-Newtonian Order with the Shadow of the M87 Black Hole. Physical Review Letters 125, 141104. doi: 10.1103/PhysRevLett.125.141104

文/Alan Chiu

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