暗能量和修正的引力理论：哪一个会占上风？

5674152

爱因斯坦的广义相对论预言了暗能量存在，暗能量是一种神秘的能量形式，它渗透到空间中，并加速宇宙的膨胀。但如果爱因斯坦错了，没有暗能量这种东西呢？galaxy ydance项目一直在研究这个场景。到目前为止，广义相对论被证明是正确的，但它并不是唯一能解释引力的理论。事实上，有很多不同的理论，科学家们只是不确定它们如何能抵抗观察和模拟。

为了弥补这一差距，在MarieSk?odowska-Curie计划的支持下开展GalaxyDance项目一直在利用在宇宙中星系的特殊速度，统计编码信息以及观测到遥远星系的红移空间扭曲（RSD）。该项目协调员、波兰科学院理论物理中心研究员沃伊切赫·海尔温博士讨论了迄今为止该项目的发现。

是什么使宇宙的膨胀如此难以理解？




随着对宇宙的观察越来越深入，我们仍然对它的一些性质感到困惑。其中之一是时空的加速膨胀，这目前被归因于暗能量。但事实是，只有当爱因斯坦的引力理论在宇宙所有尺度上都成立时，才需要考虑暗能量。对于不需要暗能量的加速膨胀，还有其他可能的解释。这些理论超越了广义相对论，通常被称为“修正引力”理论。在星系间尺度上检验广义相对论及其替代理论，是现代银河系外天文学的一个紧迫而重要的课题，也是星系之舞的目的所在。

galaxy ydance引入了一种新方法，利用星系速度的低阶统计量和聚类来测试爱因斯坦引力理论及其对应理论。这个测试覆盖了星系间的尺度，这是一个引力理论至今还没有经过严格测试的体系。已经证明了这种方法有几个独特的优点：它与引力模型无关，不存在明显的星系偏差，基本上不受重子物理的影响。使用最先进的计算机模拟技术，在超级计算机中重建了一个虚拟的宇宙。通过运行和分析这些模拟，可以测试超越gr理论，并概述有希望的结果。

是什么使这种方法特别具有创新性？

由于大型超级计算机的复杂性和数值的昂贵性，以前在超gr模型中是不可能使用大型超级计算机模拟的。为了缓解这个问题，科学家们决定使用一种加速算法，这种算法可以以牺牲某些精度为代价，更有效地模拟宇宙的演化。已经成功地证明，在宇宙速度的情况下，这种近似方法足以获得稳定的结果。

项目最重要的成果是什么？

毫无疑问，对替代理论的最新大型模拟，将允许对宇宙速度场进行前所未有的研究。已经证明了星系速度场的低阶统计量应该包含一个强修正引力信号。然而也表明，为了测量和提取这一信号，对银河系附近的宇宙结构(如室女座星系团)的影响进行专门和彻底的建模，对于该方法的成功将至关重要。

在项目结束之前，还希望达到什么目标？

对决定星系颜色、亮度和形状的过程进行额外建模，这将使人造星系目录的创建成为可能，显示出在一个由爱因斯坦引力理论的替理论所统治的宇宙中会产生什么。在此基础上，将把观测结果与现有和即将进行的天文观测结果进行比较，以便在最大的尺度上提供新的严格引力测试。当研究人员在国际宇宙学会议上介绍结果时，许多同行对结果表示了兴趣，甚至是热情。

此外，已经开始与在星系观测和附近宇宙结构建模方面具有互补专业知识的同事进行新合作。星系之舞将为引力理论的宇宙学测试提供一种新方法。最终的结果，无论支持哪一种理论(暗能量或修正引力)，都将对我们在最大尺度上理解宇宙产生深远而突破性的影响。如果测试最终提供了超越gr理论所预见的新物理学特征，它将动摇目前对宇宙大规模演化的看法和理解。另一方面，如果研究加强了广义相对论，就意味着需要更加努力地去解释暗能量的奥秘。


本文选自：今日头条

inmyhome

暗能量正确