愛因斯坦的廣義相對論預(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。但如果愛因斯坦錯了，沒有暗能量這種東西呢？galaxy ydance項目一直在研究這個場景。

到目前為止，廣義相對論被證明是正確的，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。

為了彌補這一差距，在MarieSk?odowska-Curie計劃的支持下開展GalaxyDance項目一直在利用在宇宙中星系的特殊速度，統(tǒng)計編碼信息以及觀測到遙遠星系的紅移空間扭曲（RSD）。該項目協(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目的發(fā)現(xiàn)。

是什么使宇宙的膨脹如此難以理解？

隨著對宇宙的觀察越來越深入，我們?nèi)匀粚λ囊恍┬再|(zhì)感到困惑。其中之一是時空的加速膨脹，這目前被歸因于暗能量。但事實是，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，才需要考慮暗能量。對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論，通常被稱為“修正引力”理論。在星系間尺度上檢驗廣義相對論及其替代理論，是現(xiàn)代銀河系外天文學(xué)的一個緊迫而重要的課題，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)計量和聚類來測試愛因斯坦引力理論及其對應(yīng)理論。這個測試覆蓋了星系間的尺度，這是一個引力理論至今還沒有經(jīng)過嚴(yán)格測試的體系。已經(jīng)證明了這種方法有幾個獨特的優(yōu)點：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。使用最先進的計算機模擬技術(shù)，在超級計算機中重建了一個虛擬的宇宙。通過運行和分析這些模擬，可以測試超越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？

由于大型超級計算機的復(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計算機模擬的。為了緩解這個問題，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，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。

項目最重要的成果是什么？

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

在項目結(jié)束之前，還希望達到什么目標(biāo)？

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

此外，已經(jīng)開始與在星系觀測和附近宇宙結(jié)構(gòu)建模方面具有互補專業(yè)知識的同事進行新合作。星系之舞將為引力理論的宇宙學(xué)測試提供一種新方法。最終的結(jié)果，無論支持哪一種理論(暗能量或修正引力)，都將對我們在最大尺度上理解宇宙產(chǎn)生深遠而突破性的影響。如果測試最終提供了超越gr理論所預(yù)見的新物理學(xué)特征，它將動搖目前對宇宙大規(guī)模演化的看法和理解。另一方面，如果研究加強了廣義相對論，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

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