全新宇宙模拟引关注!广义相对论之外,星系亦能形成

毫无疑问,作为现代物理学的支柱之一,广义相对论是目前最成功的引力理论。爱因斯坦这一颠覆人类认知的理论不仅很好地解释了大量宇宙现象,其作出的诸多神奇预言还被不断验证。

虽然广义相对论一次又一次经受住考验,但是它也不是绝对完美的。除了与量子力学存在无法调和的矛盾之外,基于广义相对论得到的宇宙模型还存在一些重大谜题。

在广义相对论框架之下,宇宙模型中必须引入暗物质暗能量,才能与观测相恰。在标准宇宙学模型中,普通物质只占宇宙的5%左右,暗物质和暗能量则分别占据大约27%和68%。可是,极为讽刺的是,根本没人知道暗物质和暗能量是究竟是什么。

对此,一直以来都有人在基于广义相对论研究修正引力理论。比如,最初于上个世纪七十年代提出的F(R)引力理论便是其中之一。由于性质会随环境而改变,F(R)引力理论又被称为变色龙理论。该理论的一大亮点在于,无需暗物质和暗能量就能解释宇宙结构形成和宇宙加速膨胀的问题。

有意思的是,在一项新研究中,天文学家基于变色龙理论利用计算机进行了全新的宇宙模拟,结果发现依然能够形成类似我们银河系的带旋臂盘状星系。这意味着,在不同的引力理论框架之下,宇宙也能演化出星系。

这项研究的负责人,杜伦大学的物理学家克里斯蒂安·阿诺德表示:“我们的研究并不意味着广义相对论就是错的,但它确实表明,广义相对论并非唯一能解释引力在宇宙演化中所扮演角色的理论。”

据介绍,研究人员已经将这项新研究发表在《自然-天文学》上。接下来,他们将利用预计于明年投入使用的平方公里阵列射电望远镜来展开更深入的研究。

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