捕获“引力红移”现象广义相对论天文假设得证学术资讯

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行星状星云"NGC 2440"的中央恒星"HD62166"可能是目前已知的温度最高的白矮星。

20世纪30年代，诺贝尔奖得主、天体物理学家Subrahmanyan Chandrasekhar首次提出，白矮星的质量和大小之间存在一种此消彼长的费解联系——"质量-半径关系"。据美国"物理学组织"网站7月30日消息称，美国约翰·霍普金斯大学的天体物理学家借助斯隆数字巡天项目（SDS）和盖亚空间天文台（GSO）的数据，开发出一种观察“质量-半径关系”的方法——SDS和GSO的数据集为研究小组提供了3000多颗白矮星作为研究对象。霍普金斯大学高级研究员Vedant Chandra等撰写的研究论文日前发布于《天体物理学杂志》和arXiv.org预印服务器网站中。

该校物理和天文系副教授Nadia Zakamska介绍：“质量-半径关系反映了量子力学和引力的惊人结合作用，但对我们来说，这种现象是违反直觉的——我们通常认为当一个物体获得物质时，它的体积就应该变得更大。我们获得了规模、准确性空前的数据集。部分测量方法是多年前开发出来的，现在突然间变得更强大了，从而让我们终于能探索这些尘封的理论。”

该团队通过综合几种测量方法，得到了比较理想的结果。其中一种主要方法是借助"引力红移效应"，即当光线远离一个天体时，其波长会从蓝色波段变到红色波段。这是爱因斯坦广义相对论的直接结果之一。

该校研究生Hsiang-Chih Hwang率先意识到了观测数据中存在引力红移效应。他随即提出了这项研究计划。 “对我来说，我们学习的引力对光的影响理论都来自学校和教科书，而这项研究的美丽之处就在于它让我们从恒星本身观察到了这种现象。” Hwang解释。

研究人员还表示，他们的成果代表了理论假设到可观察现象的巨大进步。Zakamska副教授评论："恒星质量越大，体积就越小。引力红移效应也会随着质量的增加而增强。这一点相对容易理解——光线从密度小、体积大的天体中挣脱出来，要比从质量大、密度大的天体中脱身更为容易。”Chandra补充道："基本上，这就是量子力学和爱因斯坦的广义相对论相融合的结晶。”

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编译：朱明逸

审稿：西莫

责编：雷鑫宇

期刊来源：《天体物理学杂志》

期刊编号：0004-637X

原文链接：

https://phys.org/news/2020-07-astrophysicists-long-theorized-quantum-phenomena.html