近日，长江大学物理与光电工程学院邵成刚教授带领的研究团队在国际学术期刊《The European Physical Journal C》（欧洲物理杂志C）上发表题为“Testing general relativity on galactic scales via DESI-BAO and strong lensing: circumventing assumptions on the Hubble constant, sound horizon, and dark energy”的研究论文。该期刊属于全球各领域最具有影响力的82本自然指数期刊之一。论文第一作者为长江大学物理与光电工程学院硕士研究生吴恒宇，刘统华教授和邵成刚教授为共同通讯作者，长江大学为论文唯一署名单位。该研究结合DESI重子声学振荡观测与星系尺度强引力透镜系统，提出了一种不依赖具体宇宙学模型的广义相对论检验框架。
广义相对论是现代引力理论的基石，已在太阳系尺度通过水星近日点进动、太阳光线偏折、Shapiro时间延迟等经典实验获得高精度验证。然而，在星系和宇宙学尺度上，引力规律是否仍然严格遵循广义相对论，仍是现代宇宙学中的重要前沿问题。传统的大尺度引力检验往往需要预设宇宙学模型，或依赖哈勃常数、声学视界尺度、暗能量状态方程等参数假设，可能在距离标定和理论解释中引入模型依赖偏差。
图1 模型无关重构下γPPN参数约束结果（左）及120个强透镜系统中γPPN随爱因斯坦半径的分布（右）。
为降低这些潜在偏差，研究团队将BAO角尺度观测与120个星系尺度强引力透镜系统相结合，利用人工神经网络和三次样条两种非参数重构方法，从SDSS、BOSS、eBOSS以及DESI第二次数据发布（DR2）的BAO观测中，直接重构角直径距离关系，并进一步推断透镜星系和源星系的距离信息。这一流程中的关键物理量均由观测数据给出，不需要预先假定哈勃常数、声学视界尺度或暗能量模型。
在此基础上，研究团队将重构得到的距离信息引入强引力透镜似然分析，通过参数化后牛顿参数γPPN检验星系尺度上的引力性质。若广义相对论成立，γPPN的理论值应为1。研究分别考虑了常数密度斜率透镜质量模型和随红移演化的透镜质量模型，以评估透镜星系质量分布假设对检验结果的影响。
研究结果表明，在常数密度斜率模型下，人工神经网络重构给出γPPN=1.102（上误差+0.148、下误差-0.125），与广义相对论预言在1σ置信水平内一致；三次样条重构给出γPPN=1.150（上误差+0.139、下误差-0.118），与广义相对论预言在2σ置信水平内一致。在红移演化质量模型下，两种重构方法得到的结果对透镜质量模型更为敏感，其中三次样条结果呈现约2.5σ的轻微张力。总体来看，当前星系尺度观测数据尚未显示出偏离爱因斯坦引力理论的显著证据。
该研究表明，强引力透镜系统与最新BAO观测的结合，为在千秒差距尺度上开展模型无关的广义相对论检验提供了有效途径。研究还指出，检验结果对透镜质量模型存在明显依赖，未来需要更高质量的强透镜观测、更精细的透镜星系动力学建模，以及DESI、Euclid、Vera C. Rubin Observatory和中国空间站巡天望远镜（CSST）等下一代巡天数据的支持，以进一步提高星系尺度引力检验的精度。
该研究得到了国家重点研发计划（2024YFC2207400、2022YFC2204602）等项目的资助。
论文链接：https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-026-16031-1
（审核 张华峰 编辑 梁军）
