科学探索|暗能量只是一种幻觉吗？中子星将测试这一新假设暗能量只是一种幻觉吗？中子

【科学探索|暗能量只是一种幻觉吗？中子星将测试这一新假设】要用爱因斯坦的理论解释宇宙学现象如宇宙的加速膨胀，就必须有大量的神秘暗能量。但如果暗能量只是一种幻觉，而广义相对论本身必须被修改呢？发表在《Physical Review Letters》上的一项新SISSA研究为回答这个问题提供了一种新的方法。

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由于巨大的计算和数学努力，科学家们在超越广义相对论的理论中产生了有史以来第一个关于双中子星合并的模拟，从而在宇宙学尺度上再现了类似暗能量的行为。这使得爱因斯坦理论和它的修改版本可以进行比较，如果有足够准确的数据则可能会解决暗能量之谜。
大约100年来，广义相对论在描述各种制度的引力方面一直非常成功，其通过了地球和太阳系的所有实验测试。然而为了解释宇宙学观察如观察到的宇宙加速膨胀，我们需要引入暗成分如暗物质和暗能量，这仍是一个谜。

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SISSA（全称Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati）的天体物理学家、ERC资助GRAMS（全称GRavity from Astrophysical to Microscopic Scales）的论文主要研究者Enrico Barausse对暗能量是否真实存在提出了质疑，或者相反，它可能被解释为我们对引力理解的崩溃。“暗能量的存在可能只是一种幻觉。宇宙的加速膨胀可能是由广义相对论的一些尚未知晓的修改引起的，它是一种‘暗引力’，”Barausse说道。
因为中子星合并的周围引力被推到了极致，所以这提供了一个独特的情况来测试这一假设。“中子星是存在的最密集的恒星，通常只有10公里的半径，但质量是我们太阳质量的一到两倍，”这位科学家解释称，“这使得引力和它们周围的时空变得极端，当两颗中子星碰撞时可以产生大量的引力波。我们可以利用在这种事件中获得的数据来研究引力的工作原理并在一个新的窗口中检验爱因斯坦的理论。”

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在这项发表在《Physical Review Letters》上的研究中，SISSA的科学家跟位于马略卡岛帕尔马的巴利阿里群岛大学的物理学家合作，并在跟宇宙学有关的修正引力理论中首次制作了双中子星合并的模拟。这项研究的论文第一作者Miguel Bezares澄清称：“这种类型的模拟极具挑战性，因为问题具有高度非线性的性质。它需要巨大的计算努力--在超级计算机上运行数月--这也是通过SISSA和CINECA联盟之间的协议以及我们开发的新的数学公式而实现的。在我们进行第一次模拟之前，这些都是多年来的主要障碍。”
由于这些模拟，研究人员终于能比较广义相对论和修正引力。Barausse总结道：“令人惊讶的是，我们发现‘暗引力’假说跟广义相对论在解释LIGO和Virgo干涉仪在过去的双中子星碰撞中获得的数据方面同样出色。事实上，这两种理论在这些系统中的差异是相当微妙的，但它们可能被下一代引力干涉仪探测到，如欧洲的爱因斯坦望远镜和美国的宇宙探索者。这为利用引力波来区分暗能量和‘暗引力’提供了令人兴奋的可能性。”