天文學家大型宇宙測試證實牛頓愛因斯坦萬有引力定律準確

科學家利用宇宙中最大規模的結構測試萬有引力，結果顯示其行為完全符合長期以來物理定律的預測。賓夕法尼亞大學領導的研究團隊，使用 Atacama Cosmology Telescope 的數據，檢視銀河團在廣闊宇宙距離中的運動。他們的發現證實，引力隨距離衰減，嚴格遵循牛頓首次描述的反平方定律，並融入愛因斯坦廣義相對論。這些結果挑戰了引力在大尺度改變的替代理論，反而強化了暗物質作為塑造宇宙運動的隱形成分的觀點。

引力在大尺度保持穩定

「天體物理學長期困擾於宇宙帳本中的巨大差異，」Patricio A. Gallardo 表示。「當我們觀察恆星在銀河內的軌道，或銀河在銀河團中的運動，有些速度遠超可見物質所能解釋。」為測試引力是否為原因，研究團隊分析宇宙微波背景輻射經過巨型銀河團時的細微扭曲。這些扭曲源於團周圍熱氣體運動，讓團隊測量銀河團在數億光年距離內相互接近的速度。結果與經典物理及相對論預測高度吻合，顯示引力在大尺度並無異常衰減。

「牛頓在 17 世紀提出的平方反比定律，並融入愛因斯坦廣義相對論，竟在 21 世紀仍屹立不搖，這相當驚人，」Gallardo 補充。這項研究解決宇宙學長期謎題：銀河邊緣恆星及銀河團內銀河的運動速度，超出可見物質所能解釋。由於新測量確認引力行為正常，結果強化暗物質作為缺失成分的證據。「這研究強化了宇宙含有暗物質成分的證據，」Gallardo 說。「但我們仍不知其組成。

」研究亦限制如 Modified Newtonian Dynamics 等修改引力定律的理論。透過將引力測試延伸至遠超單一銀河尺度，這是迄今最全面驗證標準宇宙模型之一。未來利用更精細宇宙微波背景地圖及更大銀河調查，可進一步精煉測量。