超算模拟星系变色龙理论改变我们对引力的看法

　　超级计算机对星系的模拟表明，爱因斯坦的广义相对论可能不是解释引力如何运作或星系如何形成的唯一方法。
　　英国杜伦大学的物理学家用重力 - f（R） - 重力的替代模型模拟宇宙，即所谓的变色龙理论。
　　由模拟产生的图像显示，即使有不同的引力定律，像我们的银河系这样的星系仍然可以在宇宙中形成。
　　研究结果表明变色龙理论的可行性 - 因为它根据环境改变行为 - 作为解释宇宙中结构形成的广义相对论的替代。
　　这项研究还有助于进一步了解暗能量 - 暗能量正在加速宇宙的膨胀速度。
　　（图片来源：Christian Arnold / Baojiu Li / Durham Univer
　　计算机生成的图像显示从修改过的重力模拟的磁盘星系。图像显示（图像的右侧，红蓝色）星系盘内的气体密度，星星显示为亮点。图像的左侧显示了盘内气体的力变化，其中暗中心区域对应于标准的广义相对论力，而亮黄色区域对应于增强的（修正的力）。图像显示了从上方和侧面观察的模拟星系。
　　该研究结果发表在Nature Astronomy（＂f（R）Modified gravity＂中的星系形成的逼真模拟）中。
　　广义相对论是由阿尔伯特爱因斯坦在20世纪初开发的，用于解释太空中大型物体的引力效应，例如解释太阳系中水星的轨道。
　　它是现代宇宙学的基础，但也在日常生活中发挥作用，例如计算智能手机中的GPS位置。
　　科学家们从理论计算中已经知道，变色龙理论可以再现太阳系中广义相对论的成功。
　　达勒姆团队现在已经证明，这个理论允许像银河系这样的现实星系形成，并且可以在非常大的宇宙学尺度上与广义相对论区分开来。
　　研究共同主要作者，杜伦大学计算宇宙学研究所的Christian Arnold博士说：＂变色龙理论允许修改引力定律，以便我们可以测试重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，它也不会阻止形成旋臂的盘状星系。
　　＂我们的研究绝对不是说广义相对论是错误的，但它确实表明它不一定是解释引力在宇宙演化中的作用的唯一方法。＂
　　研究人员研究了变色龙理论中的引力与位于星系中心的超大质量黑洞之间的相互作用。
　　黑洞在星系形成过程中起着关键作用，因为它们在吞咽周围物质时会喷出的热量和物质会烧掉形成恒星所需的气体，从而有效阻止恒星的形成。
　　黑洞喷出的热量通过改变重力而改变，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。
　　广义相对论也对理解宇宙的加速膨胀有影响。
　　科学家认为这种扩张是由暗能量驱动的，而达勒姆研究人员表示，他们的研究结果可能只是向解释这种物质特性的一小步。
　　达勒姆大学计算宇宙学研究所的研究共同主要作者李宝久教授说：＂在广义相对论中，科学家们通过引入一种叫做暗能量的神秘物质来解释宇宙的加速扩张 - 最简单的形式可能是宇宙常数，其密度在空间和时间上是恒定的。
　　＂然而，考虑到对于暗能量知之甚少，宇宙常数的替代方案通过改变万有引力定义加速膨胀，如f（R）引力，也被广泛认为。＂
　　达勒姆的研究人员预计他们的研究结果可以通过使用位于澳大利亚和南非的Square Kilometer Array（SKA）望远镜进行观测，该望远镜将于2020年开始观测。
　　SKA将成为世界上最大的射电望远镜，旨在挑战爱因斯坦的广义相对论，研究宇宙大爆炸后形成的第一批恒星和星系，并帮助科学家了解自然界或暗能量。