迄今最精準太陽光譜測量指示引力紅移效應

廣義相對論由著名物理學家阿爾伯特愛因斯坦于1916年最終創立，認為質量巨大的物體會造成時空扭曲，進而形成我們所熟知的“引力”，比如，如果把太陽系比作一個平面，太陽所造成的時空扭曲就好比是在一張四個角被拉住、懸在空中的桌布中心放置一個籃球，致使桌布中心下陷，而太陽系內的行星則好比是在這張桌布上，按離凹陷中心的距離沿一些設計好的圓周運動軌跡的切線發射一些帶質量的小球，這些小球在發射后便會繞凹陷中心進行圓周運動（這里桌布的例子只是一個類比，實際的行星運動軌跡并非圓周，而由于太陽系本身也是在運動的，所以太陽系內的天體大都以一種“類螺旋”的方式在空間中運動）。

愛因斯坦在廣義相對論中預言，如果物體的質量足夠巨大，那哪怕是光線也會在經過其時因嚴重的時空扭曲而被扭曲光路，而如果真是這樣，我們在地球上便能觀測到所謂的“愛因斯坦交叉”現象，該現象是引力透鏡效應的代表性觀測之一，其實就是距離我們十分遙遠的星系所發出的光線，因傳播路徑上的時空扭曲而被扭曲，導致我們在地球上能觀測到4個不同的、該星系的圖像。

而除了天體運動和愛因斯坦交叉現象，廣義相對論其它廣為人知的觀測證據還有由太陽四周的時空扭曲所造成的水星軌道的變化（水星進動），以及一種被稱作“引力紅移”的現象，指的是太陽所發出光線的光譜因受太陽引力影響而往紅光及紅外位置移動（波長變長）。

引力紅移效應對天文觀測和導航系統的影響巨大，如果不將其納入計算，衛星導航系統（如GPS）很可能就會因計算出錯而無法為地面人員提供可靠的服務，但盡管如此，學界對“我們是否真能從太陽的光譜分析中發現引力紅移”這一問題還一直沒有定論。根據愛因斯坦于1920年做出的理論預期，太陽光譜中的紅移僅約為紅光波長的百萬分之二，這對現代天文學家們來說也是一個十分“頭疼”的精度，但根據一篇近日發表在《天文及天體物理學》上的研究，加拿大的一組研究人員再一次刷新了太陽光譜引力紅移效應的測量精度，認為太陽光譜中的引力紅移效應確實存在，在結果上再一次驗證了廣義相對論。

此次的研究結果主要由高精度徑速搜尋器（HARPS，HighAccuracy Radial-velocity PlanetSearcher）對從月球反射到地球的太陽光分析獲得。該搜尋器于2002年被安裝在歐洲南方天文臺（ESO）位于智利的，口徑為3.6米的一臺望遠鏡上。HARPS的主體被放置在一個真空容器中（能避免由溫度和氣壓變化導致的測量誤差），內置兩根光纖，一根用于收集所觀測到的星光，一根用于記錄觀測處的光譜信息，是目前歐洲南方天文臺精度最高的行星搜尋用光譜儀。

論文作者，加拿大Instimto de Astrofi sica deCanarias（IAC，一個天文研究機構）研究員，JonayGonz lezHem ndez說：“通過將HARPS的精度和激光頻率梳用于太陽的光譜分析，我們已能高精度地測量太陽光譜中‘鐵元素的光譜線，并以‘每秒個位數米的精度驗證引力紅移效應?！?/p>

論文共同作者，IAC主管Rafael Rebolo說：“雖然此次的研究已是當前這一課題內的最高精度，但如果我們能將HARPS用在歐洲南方天文臺更大口徑的望遠鏡上（如V Lt），精度應該能比現在有進一步提升?！?/p>