探索黑洞:未來的望遠鏡來測試重力理論

事件視界望遠鏡(EHT)最近揭示了黑洞周圍環境的首張圖像。自那以來,已經在提高分辨率和增加該由最強重力主宰的區域的細節方面取得了進展。

我們指的是什麼類型的重力?由於廣義相對論與量子力學之間的衝突,以及對暗物質的解釋不足,提出了各種增強重力理論來解決物理學當前的空白。黑洞附近的極端條件可能會突顯這些理論之間的差異。因此,一組物理學家已經開始調查未來的望遠鏡改進能否辨別出任何顯著的差異,從而可能排除廣義相對論的一些替代引理論。

尋找微妙的差異

廣義相對論的任何替代品都面臨重大挑戰。廣義相對論成功解釋了從宇宙結構到地球測量的廣泛現象。因此,任何替代引都必須顯示出極其微妙且難以檢測的變化。

然而,黑洞的環境可能足夠強烈以突顯這些微小差異。這些區域的引力是如此極端,以至於旋轉的黑洞可以影響周圍的時空——這種情況被稱為框架拖拽——迫使光在向地球傳播的過程中彎曲。這一效應對重力非常敏感。根據研究人員的說法,廣義相對論預測,來自這樣一個區域的圖像將顯示一系列環狀圖案,每個圖案都由光子到達觀察者之前完成的半軌道數目所定義。精確測量這些光子環及其位置提供了一個引人注目的方法,在強但靜止的曲率區域探測重力。

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