愛因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言了暗能量存在，暗能量是一種神秘的能量形式，它滲透到空間中，并加速宇宙的膨脹。但如果愛因斯坦錯(cuò)了，沒有暗能量這種東西呢？galaxy ydance項(xiàng)目一直在研究這個(gè)場(chǎng)景。

到目前為止，廣義相對(duì)論被證明是正確的，但它并不是唯一能解釋引力的理論。事實(shí)上，有很多不同的理論，科學(xué)家們只是不確定它們?nèi)绾文艿挚褂^察和模擬。

為了彌補(bǔ)這一差距，在MarieSk?odowska-Curie計(jì)劃的支持下開展GalaxyDance項(xiàng)目一直在利用在宇宙中星系的特殊速度，統(tǒng)計(jì)編碼信息以及觀測(cè)到遙遠(yuǎn)星系的紅移空間扭曲（RSD）。該項(xiàng)目協(xié)調(diào)員、波蘭科學(xué)院理論物理中心研究員沃伊切赫·海爾溫博士討論了迄今為止該項(xiàng)目的發(fā)現(xiàn)。

是什么使宇宙的膨脹如此難以理解？

隨著對(duì)宇宙的觀察越來越深入，我們?nèi)匀粚?duì)它的一些性質(zhì)感到困惑。其中之一是時(shí)空的加速膨脹，這目前被歸因于暗能量。但事實(shí)是，只有當(dāng)愛因斯坦的引力理論在宇宙所有尺度上都成立時(shí)，才需要考慮暗能量。對(duì)于不需要暗能量的加速膨脹，還有其他可能的解釋。這些理論超越了廣義相對(duì)論，通常被稱為“修正引力”理論。在星系間尺度上檢驗(yàn)廣義相對(duì)論及其替代理論，是現(xiàn)代銀河系外天文學(xué)的一個(gè)緊迫而重要的課題，也是星系之舞的目的所在。

galaxy ydance引入了一種新方法，利用星系速度的低階統(tǒng)計(jì)量和聚類來測(cè)試愛因斯坦引力理論及其對(duì)應(yīng)理論。這個(gè)測(cè)試覆蓋了星系間的尺度，這是一個(gè)引力理論至今還沒有經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試的體系。已經(jīng)證明了這種方法有幾個(gè)獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：它與引力模型無關(guān)，不存在明顯的星系偏差，基本上不受重子物理的影響。使用最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)，在超級(jí)計(jì)算機(jī)中重建了一個(gè)虛擬的宇宙。通過運(yùn)行和分析這些模擬，可以測(cè)試超越gr理論，并概述有希望的結(jié)果。

是什么使這種方法特別具有創(chuàng)新性？

由于大型超級(jí)計(jì)算機(jī)的復(fù)雜性和數(shù)值的昂貴性，以前在超gr模型中是不可能使用大型超級(jí)計(jì)算機(jī)模擬的。為了緩解這個(gè)問題，科學(xué)家們決定使用一種加速算法，這種算法可以以犧牲某些精度為代價(jià)，更有效地模擬宇宙的演化。已經(jīng)成功地證明，在宇宙速度的情況下，這種近似方法足以獲得穩(wěn)定的結(jié)果。

項(xiàng)目最重要的成果是什么？

毫無疑問，對(duì)替代理論的最新大型模擬，將允許對(duì)宇宙速度場(chǎng)進(jìn)行前所未有的研究。已經(jīng)證明了星系速度場(chǎng)的低階統(tǒng)計(jì)量應(yīng)該包含一個(gè)強(qiáng)修正引力信號(hào)。然而也表明，為了測(cè)量和提取這一信號(hào)，對(duì)銀河系附近的宇宙結(jié)構(gòu)(如室女座星系團(tuán))的影響進(jìn)行專門和徹底的建模，對(duì)于該方法的成功將至關(guān)重要。

在項(xiàng)目結(jié)束之前，還希望達(dá)到什么目標(biāo)？

對(duì)決定星系顏色、亮度和形狀的過程進(jìn)行額外建模，這將使人造星系目錄的創(chuàng)建成為可能，顯示出在一個(gè)由愛因斯坦引力理論的替理論所統(tǒng)治的宇宙中會(huì)產(chǎn)生什么。在此基礎(chǔ)上，將把觀測(cè)結(jié)果與現(xiàn)有和即將進(jìn)行的天文觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較，以便在最大的尺度上提供新的嚴(yán)格引力測(cè)試。當(dāng)研究人員在國(guó)際宇宙學(xué)會(huì)議上介紹結(jié)果時(shí)，許多同行對(duì)結(jié)果表示了興趣，甚至是熱情。

此外，已經(jīng)開始與在星系觀測(cè)和附近宇宙結(jié)構(gòu)建模方面具有互補(bǔ)專業(yè)知識(shí)的同事進(jìn)行新合作。星系之舞將為引力理論的宇宙學(xué)測(cè)試提供一種新方法。最終的結(jié)果，無論支持哪一種理論(暗能量或修正引力)，都將對(duì)我們?cè)谧畲蟪叨壬侠斫庥钪娈a(chǎn)生深遠(yuǎn)而突破性的影響。如果測(cè)試最終提供了超越gr理論所預(yù)見的新物理學(xué)特征，它將動(dòng)搖目前對(duì)宇宙大規(guī)模演化的看法和理解。另一方面，如果研究加強(qiáng)了廣義相對(duì)論，就意味著需要更加努力地去解釋暗能量的奧秘。

博科園｜研究/來自：CORDIS

博科園｜科學(xué)、科技、科研、科普

關(guān)注【博科園】看更多大美宇宙科學(xué)哦