——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學(xué)院辦院方針
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國際雜志Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 在線發(fā)表了中國科學(xué)院云南天文臺博士李瑞、研究員王建成等人的研究成果,他們對一種修改引力(Rastall引力)在星系尺度的應(yīng)用開展了理論分析和觀測約束的研究,發(fā)現(xiàn)橢圓星系中物質(zhì)(包括暗物質(zhì))質(zhì)量分布的基本假設(shè)(冪律分布)是Rastall引力的自然結(jié)果,而廣義相對論不能給出這樣的質(zhì)量分布;另外,他們利用118個橢圓星系的強(qiáng)引力透鏡樣本,對Rastall引力的參數(shù)進(jìn)行觀測約束,得到參數(shù)的分布范圍,發(fā)現(xiàn)Rastall引力在星系尺度是合理的,該研究為檢驗引力理論提供了新途徑。
能動張量守恒是廣義相對論的基本假設(shè),已在平直時空中得到驗證,而在彎曲時空中,基本假設(shè)可能不成立,因此,Rastall引力理論被提了出來,它賦予彎曲時空中能動張量一個新的性質(zhì),并引入兩個Rastall參數(shù),使物質(zhì)分布與時空結(jié)構(gòu)之間存在相互作用。
近年,Rastall引力在宇宙學(xué)和黑洞時空結(jié)構(gòu)等方面有許多的應(yīng)用研究,但它在星系尺度的應(yīng)用研究卻空白,至今沒有相關(guān)的觀測來約束Rastall引力的參數(shù)?;赗astall引力理論,李瑞等人推導(dǎo)了橢圓星系中的質(zhì)量分布,發(fā)現(xiàn)該分布是冪律分布,其冪指數(shù)由兩個Rastall參數(shù)確定,而基于廣義相對論卻得不到這樣的質(zhì)量分布。
如何從觀測上推測橢圓星系質(zhì)量分布的冪指數(shù)呢?天文學(xué)家發(fā)現(xiàn),利用強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象并結(jié)合星系動力學(xué),就可以推測冪指數(shù)。引力透鏡現(xiàn)象是星系(或者其他天體)視線背后天體(背景天體)的光,在星系的引力影響下發(fā)生偏折,導(dǎo)致星系周圍出現(xiàn)背景天體的多個像或弧形像,星系就像一個透鏡,而背景天體的成像性質(zhì)取決于星系質(zhì)量及質(zhì)量分布,因此,利用橢圓星系的強(qiáng)引力透鏡現(xiàn)象,再結(jié)合星系動力學(xué),可以推測冪指數(shù),約束Rastall引力的參數(shù),從而判斷Rastall引力理論的合理性。
該研究得到國家自然科學(xué)基金和中科院天體結(jié)構(gòu)與演化重點實驗室的資助。
圖:118個橢圓星系的Rastall引力參數(shù)分布
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