研究小组重建引力以找到一种更可靠的方式来理解宇宙

自然天文学(2022)。 DOI: 10.1038/s41550-022-01808-7″ width=”800″ height=”530″>
对宇宙张力的影响。 学分:自然天文学(2022)。 DOI: 10.1038/s41550-022-01808-7

来自世界各地的科学家已经重建了万有引力定律,以帮助更准确地了解宇宙及其构成。

宇宙学的标准模型基于广义相对论,广义相对论将引力描述为空间和时间的弯曲或扭曲。 虽然爱因斯坦方程已被证明在我们的太阳系中运行良好,但尚未通过观测证实它们适用于整个宇宙。

一个国际宇宙学家团队,包括来自英国朴茨茅斯大学的科学家,现在已经能够在外太空测试爱因斯坦的引力理论。

他们通过检查来自太空和地面望远镜的新观测数据来做到这一点,这些望远镜测量宇宙的膨胀,以及遥远星系的形状和分布。

这项发表在《自然天文学》上的研究探讨了修改广义相对论是否有助于解决宇宙学标准模型面临的一些开放性问题。

朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所的 Kazuya Koyama 教授说:“我们知道宇宙的膨胀正在加速,但要使爱因斯坦的理论发挥作用,我们需要这个神秘的宇宙学常数。”

“对宇宙膨胀率的不同测量给了我们不同的答案,也称为哈勃张力。为了尝试解决这个问题,我们改变了物质和时空之间的关系,并研究了我们可以在多大程度上限制与广义相对论预测的偏差. 结果是有希望的,但我们离解决方案还有很长的路要走。”

广义相对论方程的可能修改包含在三个现象学函数中,这些函数描述了宇宙的膨胀、引力对光的影响以及对物质的影响。 使用一种称为贝叶斯推理的统计方法,该团队首次同时重建了这三个函数。

“在过去的 5 到 10 年里,已经对这些函数进行了部分重建,但我们没有足够的数据来同时准确地重建这三个函数,”小山教授补充道。

“我们发现,目前的观测结果已经足够好,可以限制与广义相对论的偏差。但与此同时,我们发现即使通过扩展我们的引力理论,也很难解决标准模型中的这个问题.

“一个令人兴奋的前景是,在几年后,我们将获得更多来自新探测器的数据。这意味着我们将能够使用这些统计方法继续提高对广义相对论的修改限制。”

即将到来的任务将提供宇宙中聚集物质的高度准确的 3D 地图,宇宙学家称之为大尺度结构。 这些将为远距离重力提供前所未有的洞察力。

来自加拿大西蒙弗雷泽大学的 Levon Pogosian 教授说:“随着精密宇宙学时代的到来,我们即将在宇宙学尺度上以高精度了解引力。目前的数据已经描绘出一幅有趣的画面,如果通过更高的约束力得到证实,可以为解决宇宙学中的一些公开挑战铺平道路。”