關於木星引發的光線偏折測量研究獲進展


自1915年廣義相對論誕生以來,對廣義相對論的檢驗從未中斷。在1919年,太陽重力偏折測量在亞角秒精度驗證廣義相對論,並且評價為科學革命/新宇宙理論/牛頓思想被推翻。2019年7月,中國科學院紫金山天文台提出太陽系內行星、大衛星等引發的光線偏折(上圖)的高精度高靈敏度天體測量,可為檢驗廣義相對論及區分不同的重力理論提供新途徑。 近日,該團隊基於前期的高精度天體測量技術,利用美國甚長基線干涉陣列射電望遠鏡完成對木星引發的光線偏折測量,在這一方向邁出第一步。

該研究的測量精度約20微角秒,測得表徵曲率的無量綱後牛頓參數γ = 0.984 ± 0.037(廣義相對論中 γ = 1)。 與以往基於太陽的研究相比,木星等離子體對光線偏折的影響小於太陽等離子體,同時,該研究首次考慮了多天體重力場引發光線偏折的疊加效應。

(亞)微角秒天體測量是未來國際平方公里陣列射電望遠鏡和中國500米口徑球面射電望遠鏡陣列的重要發展方向。 精確測量行星與大衛星引發的光線偏折並加以改正,是這一方向的基礎。 在(亞)微角秒精度下,γ的精度有望達到10^-8,可用以檢驗與發展高階後牛頓形式及不同的重力論,探究(非)慣性運動天體的重力場及多平面透鏡效應,並為未來測量銀河系重子物質和暗物質分佈奠定基礎。

【圖:中國科學院紫金山天文台;文:節錄自科學網頁;新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2022年1月24日出版的《天體物理學報》;標題是:Light Deflection under the Gravitational Field of Jupiter—Testing General Relativity

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