日本科學家繪制3D宇宙圖驗證愛因斯坦相對論

　　據日本國立天文臺昴星團望遠鏡官方網站報道，一個由日本京都大學，東京大學和英國牛津大學的天文學家組成的國際研究小組近日發布了首份由 FastSound項目給出的宇宙3D圖像。FastSound項目旨在對距離地球90億光年范圍內的星系進行詳細巡天觀測并繪制地圖。借助日本國立天文臺“昴星團望遠鏡”加裝的“光纖多天體光譜儀”(FMOS)設備，研究組本次發布的3D地圖中包括了大約1100個星系并展示了早期宇宙的大尺度結構。

　　FastSound項目是昴星團望遠鏡下的戰略性研究項目之一，于2012年3月份開始進行觀測工作并將一直持續工作至2014年春季。盡管對宇宙一定范圍內的星系進行巡天繪制此前便已經有人做過，比如美國的斯隆數字巡天便已經繪制了我們周圍大約50億光年范圍內星系的分布圖。然而FastSound項目仍然有其自身的獨到之處——它將首次繪制遙遠宇宙的三維結構圖，范圍涵蓋接近100億光年內的空間和時間區域。昴星團望遠鏡的FMOS設備讓研究工作如虎添翼，得以迅速覆蓋大面積的天區。這是一套大天區快速光譜采集設備，其可以一次采集100個天體的近紅外波段光譜，當將昴星團望遠鏡8.2米的巨大口徑與這種光譜采集能力相結合，使得研究工作得以順利進行下去。

　　此次公布的包含1100個星系的3D地圖展示了宇宙年齡僅為90億年時的宇宙大尺度結構，張角直徑超過6億光年，而徑向距離則覆蓋超過20億光年。最終研究組獲得的數據將會覆蓋天空中30平方度的天區范圍并對大約100億光年范圍內超過5000個星系進行精密的距離測定。盡管在極早期宇宙中星系的聚集程度不如現代的宇宙，但在引力作用下這些星系最終將會逐漸聚集形成巨大的星系團結構。

　　最終版本的宇宙3D地圖將成為這一研究項目的最后科學成果：精確的測定星系的運動速度，并考察在愛因斯坦廣義相對論作用下星系在宇宙中大尺度結構出現和演化的速度。盡管科學家們已經了解到宇宙正在加速膨脹，他們并不清楚其中的原因，這也已經成為當今物理學界和天文學界懸而未決的頭號謎題之一。

　　目前的觀點是認為一種被稱作“暗能量”的神秘物質填充了幾乎整個宇宙，占據了整個宇宙組成的七成，正是它導致了宇宙的加速膨脹。或者，在整個宇宙尺度上的引力理論可能和愛因斯坦的廣義相對論是不同的，后者目前是我們描述引力和時空體系的最主要理論依據。如果將早期宇宙的大尺度結構與愛因斯坦廣義相對論給出的理論結果進行比對，或許將有助于科學家們最終找出導致宇宙加速膨脹的“背后元兇”。

　　奇特雙星系統再證愛因斯坦相對論

　　多倫多大學天文學教授Marten van Kerkwijk是一個國際研究團隊的成員，他說道：“獨特的雙子星系統本身就是非常有趣的，但是我們發現它也是測試我們最基本的物理學理論—廣義相對論極限的一所獨特實驗室。”

　　多倫多大學的一份聲明中說道，由于每顆恒星的獨特特性和它們彼此之間非常接近，因此雙子星系統的研究是非常獨特的。其中一顆是微小但卻非常重的中子星，它是迄今為止確定的最重中子星之一，它的引力超過地球引力3千億倍。一顆相當輕量級的矮星圍繞這顆中子星運轉，每兩個半小時就能夠運轉一圈，軌道周期非常的短。

　　天文學家聲稱，對雙子星系統的觀測已經探測到軌道周期的顯著變化。考慮到脈沖星和白矮星的質量，這就與愛因斯坦的理論預測完全相符。在這種情況下，雙子星系統就會緩慢的流失能量，雙子星會更加接近而且軌道周期會像愛因斯坦預測的一樣縮短。van Kerkwijk說道：“雖然愛因斯坦的理論并不完整，但是極端雙子星系統的研究進一步證實它是對大自然的一種良好描述。”

　　相對論助科學家發現“愛因斯坦行星”

　　近日科學家稱阿爾伯特·愛因斯坦(Albert Einstein )最奇怪的想法之一導致了一顆新行星的發現，后者質量大約是木星的兩倍重，環繞著一顆距離地球2000光年的恒星運轉。“這是首次將愛因斯坦的相對論用于發現一顆行星，” 以色列特拉維夫大學的特維·馬什(Tsevi Mazeh)這樣說道。這項發現利用了束流效應，這一效應是指，當行星靠近地球時母星會變亮，當行星遠離地球時則變暗。

　　這種運動產生的時空彎曲逼迫光粒子形成更狹窄更集中的光束，因此看起來比真實情況更明亮。這顆新發現的行星昵稱“愛因斯坦行星”，正式名為開普勒 -76b，它以1.5天的周期公轉。它位于距離地球2000光年的天鵝座。這顆行星潮汐鎖定了恒星，因此總是顯示同一面朝恒星，就像月球潮汐鎖定地球一樣。

　　因此，愛因斯坦行星的溫度大約有3600華氏度。研究人員發現強烈的證據表明該行星擁有異常迅速的噴射流風，周圍攜帶有大量熱量。這是首次光學觀測顯示外來噴射流風的證據。

　　早在2003年，美國哈佛大學的艾維·勞埃伯(Avi Loeb)教授和現就職于美國俄亥俄州立大學的斯科特·高第(Scott Gaudi) 教授就預測了通過束流效應檢測行星的可能性。在那時候，這個想法受到了質疑。參與這項發現的哈佛大學天文學家大衛·拉塞姆(David Latham)最初對這種方法是否可行也曾表示懷疑。

　　“我認為這很可笑，” 拉塞姆說道。“我以為這種效應非常小，我們幾乎無法監測到它。”這項技術需要測量細小至百萬分之幾的亮度變化，這在十年前幾乎是無法達到的。

　　但是自2009年美國宇航局開普勒太空飛船進入軌道后，研究人員獲得了將這項理論付諸實踐的極端細節觀測。

　　除了束流效應，研究小組還在尋找恒星被環繞行星拉伸成橄欖球形狀的跡象。這顆恒星從側面觀測顯得更明亮，這主要是因為更多可見區域的緣故，但從端點處觀測則更昏暗。第三個小效應是由行星自我反射恒星光所致。

　　“我們尋找這個難以捉摸的效應長達2年，最終發現了一顆行星。早在十多年前勞埃伯和高第竟然預測了這一發生，真是不可思議。”