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Rastall引力理论合理新依据被发现
信源:中国科学网|编辑:2019-06-18| 网址:http://www.popyard.org     抄送朋友打印保留

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日前,Monthly Notices of the Royal Astronomical Society在线发表了云南天文台李瑞博士、王建成研究员等人的研究成果,他们对一种修改引力,即Rastall引力,在星系尺度的应用开展了理论分析和观测约束的研究,发现椭圆星系中物质(包括暗物质)质量分布的基本假设(幂律分布)是Rastall引力的自然结果,而广义相对论不能给出这样的质量分布。另外,他们利用118个椭圆星系的强引力透镜样本,对Rastall引力的参数进行观测约束,得到参数的分布范围,发现Rastall引力在星系尺度是合理的。该研究为检验引力理论提供了新途径。

能动张量守恒是广义相对论的基本假设,已在平直时空中得到验证,而在弯曲时空中,基本假设可能不成立,因此,Rastall引力理论被提了出来,它赋予弯曲时空中能动张量一个新的性质,并引入两个Rastall参数,使物质分布与时空结构之间存在相互作用。

近年来,Rastall引力在宇宙学和黑洞时空结构等方面有许多的应用研究,但它在星系尺度方面的应用研究却是空白,至今没有相关的观测来约束Rastall引力的参数。基于Rastall引力理论,李瑞等人推导了椭圆星系中的质量分布,发现该分布是幂律分布,其幂指数由两个Rastall参数确定,而基于广义相对论却得不到这样的质量分布。

如何从观测上推测椭圆星系质量分布的幂指数呢?天文学家发现,利用强引力透镜现象并结合星系动力学,就可以推测幂指数。引力透镜现象是星系(或者其他天体)视线背后天体(背景天体)的光,在星系的引力影响下发生偏折,导致星系周围出现背景天体的多个像或弧形像。星系就像一个透镜,而背景天体的成像性质取决于星系质量及质量分布。因此,利用椭圆星系的强引力透镜现象,再结合星系动力学,可以推测幂指数,约束Rastall引力的参数,从而判断Rastall引力理论的合理性。

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