|
对星系的超级计算机模拟表明,爱因斯坦的广义相对论可能不是解释引力如何工作或星系如何形成的唯一方法。新的变色龙理论(Chameleon Theory)是一种可能可能的替代方案。
模拟风车星系图像
从这项新的研究中,可以看到从侧面看到的星系的计算机模拟图像。在右边,你可以看到星系圆盘内的气体密度,恒星显示为亮点。在左侧,您可以看到圆盘内气体中的力变化,其中较暗的中心区域对应于标准的广义相对论力,而亮黄色的区域对应于增强的力(修改的力)。
自20世纪初以来,爱因斯坦的引力理论-被称为广义相对论-一直主导着宇宙学家的理论和计算,他们把我们的宇宙作为一个整体来解释。广义相对论一次又一次地被证明,最近的一次证明是用第一个直接的黑洞图像。现在,英国杜伦大学(Durham University)的物理学家们表示,爱因斯坦的广义相对论可能不是解释引力如何工作或星系如何形成的唯一方法。他们在研究上取得了巨大的成功,他们用另一种引力模型f(R)引力模型,称为变色龙理论。因为,用他们的话说,“它根据环境改变行为。”他们说这种变色龙理论是解释宇宙中结构形成的广义相对论的替代品。它也可能有助于进一步了解暗能量,暗能量被认为是加速宇宙膨胀率的一种神秘物质。
本页上的图片是由杜伦大学计算宇宙学研究所的物理学家克里斯蒂安·阿诺德(Christian Arnold)等人于2019年7月8日发布的。是最近在杜伦大学的DiRAC数据中心系统上运行的计算机模拟的结果。模拟显示,像我们的银河系这样的星系,即使有不同的引力定律,仍然可以在宇宙中形成。早期的研究表明,使用变色龙理论的理论计算重现了相对较小规模恒星系上广义相对论的成功。杜伦大学团队现在已经证明,这个理论允许对像我们的银河系这样的大规模结构进行现实的模拟。该研究的联合首席作者克里斯蒂安·阿诺德说:变色龙理论允许修改引力定律,这样我们就可以测试引力变化对星系形成的影响。通过我们的模拟,我们第一次证明,即使你改变了引力,也不会阻止具有旋臂的盘状星系的形成。
这项研究肯定不意味着广义相对论是错误的,但它确实表明,广义相对论不一定是解释引力在宇宙进化中的作用的唯一方式。
从上方看计算机模拟的风车星系的图像
这些研究人员的一份声明更多地解释了他们最近的研究:研究人员在“变色龙理论”中研究了引力与位于星系中心的超大质量黑洞之间的相互作用。黑洞在星系形成中起着关键作用,因为它们在吞噬周围物质时释放的热量和物质可以烧掉形成恒星所需的气体,有效地阻止恒星的形成。
黑洞喷出的热量通过改变引力而改变,从而影响星系的形成。然而,新的模拟显示,即使考虑到应用变色龙理论引起的引力变化,星系仍然能够形成。
这些物理学家认为,他们的工作也可能有助于我们理解观察到的宇宙加速膨胀。科学家们相信这种膨胀是由暗能量驱动的,杜伦大学的研究人员表示,他们的发现可能是向解释这种物质的属性迈出的一小步。
研究人员认为,在广义相对论中,科学家通过引入一种被称为暗能量的神秘形式的物质来解释宇宙的加速膨胀,其中最简单的形式可能是宇宙学常数,其密度在空间和时间上是常数。然而,考虑到人们对暗能量知之甚少,通过修改引力定律来解释加速膨胀的宇宙学常数的替代品,如f(R)引力,也被广泛考虑。
杜伦大学的研究人员是理论物理学家,就像爱因斯坦一样。当爱因斯坦的广义相对论第一次被证明时-在1919年的一次日全食期间-爱因斯坦一下子声名鹊起。现在广义相对论是现代宇宙学的基础。变色龙理论的下一步同样将是测试,并希望通过观察来证实它。毫无疑问,观测天文学家很快就会开始工作,为新的变色龙理论创造他们自己的测试,并可能证明这一点。如果真的发生了,那将是非常令人兴奋的!
阿尔伯特·爱因斯坦,他在1915年发表了他的广义相对论,这一理论在1919年得到证实。
新的变色龙理论有可能成为另一种引力理论,与爱因斯坦的广义相对论并驾齐驱。计算机模拟显示,这个理论可以用来重建我们宇宙中的大型结构(星系)。
本文选自:今日头条 |
|