Rastall引力理论合理新依据被发现

 
 
Rastall引力理论合理新依据被发现  
 

本报讯 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。（李晨）

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