合并两个中子恒星挑战黑暗能源理论

艺术家的两个合并中子星的例证。波纹时空网格表示从碰撞中出现的引力波，而窄光束显示出在引力波之后仅秒的伽马光线的爆发。还描绘了从合并恒星中喷射的旋转云。云彩呈现出可见光和其他波长的光线。(

当科学家在时空中掀起涟漪时，在全球几十个望远镜观察到的爆发后两秒钟后，他们首次见证了两个中子恒星的爆炸碰撞和合并。

在8月17日观察到的激烈的宇宙活动也在地球上有其他混响：它排除了一类修改重力的暗能理论，并挑战了大类理论。

推动宇宙扩张的暗能量是物理学中最大的奥秘之一。它占宇宙的总质量和能量的68％，并用作一种反基格，但我们对此并不良好的解释。简单地说，暗能量彼此吹走，而重力起到一起的动作。

中子星合并创造了引力波 - 空间和时间织物的肌腱扭曲，如折叠的石头横跨池塘的涟漪 - 通过空间大约330万光年，并且在几乎与之瞬间到达地球从这个合并中喷射出来的高能量灯。

由称为Ligo和处女座的地球检测器网络检测重力波签名，并且由费米伽马射线空间望远镜观察到第一强光爆发。

几乎同时到达时间是对暗能和重力的理论的非常重要的测试。

“我们的成果取得了重大进展，以阐明黑暗能源的本质，”米格尔····罗哈拉重新李，是一个理论物理学家，是能源劳伦斯伯克利国家实验室（Berkeley Lab）和UC Berkeley博物馆的宇宙物理学中心伯克利中心的一部分。

“最简单的理论幸存下来，”他说。“这真的是关于时间的。”

该仿真显示了两个中子恒星合并的最终阶段。模拟中所示的合并在现实中更快地发生得多，在少于百分之一秒内，并产生强烈的引力波。这示出了由Ligo-Viggo引力波网络检测的合并事件GW170817的可能场景之一。合并的结果可以是中子星或黑洞，其在此示出。(

他和JoseMaríaEzquiaga是一个访问博士学位。伯克利宇宙物理中心的研究员参加了这项研究，该研究于12月18日在“物理审查”信中。

Albert Einstein的一个100岁的“宇宙常数”理论与他对一般相对论的工作相关的，而来自这一模型的其他一些其他理论仍然是可行的竞争者，因为他们提出了在空间和时间的暗能是一个常数：引力波和光波以相同的方式受到暗能量的影响，因此通过空间以相同的速率行进。

“最喜欢的解释是这种宇宙学不变，”他说。“这就像它要得到的那么简单。”

有一些复杂和异国情调的理论，也持有明星合并测量所呈现的测试。例如，大规模的重力 - 将质量分配给称为坟墓的假设基本颗粒的重力 - 如果格格·橡胶块具有非常轻微的质量，则仍然保持有可能性的条子。

但是，其他一些理论认为，引力波的到来会及时从星形兼并的到达的光线签名远远长时间 - 伸展到数百万年 - 不要解释所看到的，并且必须被修改或报废。

中子星合并的数据观察到8月17日，涉及一系列理论，包括许多基于Quintic Galileon Cosmologies的理论。该图表显示了大约300个这些伽利洛琴变体，其中绿色阴影由观察到的合并事件不受欢迎。(

该研究指出，一类称为标量张量理论的理论是由中子 - 星形合并理论的挑战，包括爱因斯坦 - 亚太 - 亚太岛，Mond-yem（与修改的牛顿动态），伽利雷森和Horndeski理论，命名a很少。

Zumalacárregui说，有一些挑战的模型可以在最新的明星合并的最新测试中存活，虽然他们在过程中“失去了一些简单”。

Zumalacárregui去年加入了宇宙学中心，是一家专门研究重力和黑暗能源的MarieSkłodowska-Curie全球研究员。

他开始学习引力波可以在2016年2月宣布之后对黑能量进行有用的暗能测试，这两组称为Ligo（激光干涉仪重力波观测台）捕获了首次证实的重力波的重力测量。科学家认为这些波是在两个黑洞的合并中创造的，以创造一个更大的黑洞。

但这些类型的事件不会产生相关的光爆发。“你需要两者 - 不仅仅是引力波，可以帮助测试重力和黑暗能量的理论，”Zumalacárregui说。

另一名学习，他于2017年4月与Ezquiaga和其他人发表，探讨了重力波可以以不同的速度旅行的理论条件。

对该研究领域的另一种含义是，通过从这些和可能的其他宇宙学事件中收集引力波，可以使用它们的特征签名作为用于测量宇宙的扩展速率的“标准警报器”。

这类似于研究人员如何使用对象的类似光签名 - 包括一种爆炸恒星，称为IA型超新星和称为Cepheids的脉动恒星 - 作为“标准蜡烛”来衡量它们的距离。

宇宙学家使用这种测量的组合来构建所谓的距离梯子，用于测量给定对象来自地球的远距离，但是有一些未解决的差异，可能是由于在计算中存在空间灰尘和缺陷的差异。

从生成引力波和光的事件中收集更多数据也可能有助于解决霍布尔常数的不同测量 - 宇宙的膨胀率的流行仪表。

Zumalacárregui指出，用超端距离测量校准的哈勃速率与来自其他宇宙学观察的哈勃速度不同，所以Zumalacárregui指出，所以发现更多标准的警报器，如中子 - 星相物可以改善距离测量。

他说，八月中子明星合并活动呈现出意外但非常令人欢迎的机会。

“引力波是距离梯形图测量的非常独立的确认或驳斥，”他说。“我真的很兴奋到来。这些非标准的暗能模型中至少有一些可以解释这种哈勃速率差异。

“也许我们已经低估了一些事件，或者未达到一些事情，因为我们需要修改宇宙的标准宇宙学，”他补充道。“如果这个标准持有，我们将需要根本上的新理论思想，这些想法很难通过多个宇宙如多个宇宙验证。但是，如果这个标准失败，我们将有更多的实验途径来测试这些想法。“

新仪器和天空调查在线即将推出，旨在提高我们对黑暗能源的理解，包括伯克利实验室LED暗能谱仪器项目，该项目计划于2019年开始运营。和科学家研究其他现象，例如由重力透镜引起的空间中的光学幻觉 - 一种引起来自远处物体的光弯曲和扭曲的重力诱导的效果在更靠近的物体上 - 也可用于制造更精确的测量。

“它可以改变我们对我们的宇宙和我们的位置的看法，”Zumalacárregui说。“这将需要新的想法。”

研究人员还隶属于瑞典斯德哥尔摩大学北罗塔·王室;巴黎大学法国萨利;和马德里自治大学。该工作得到了西班牙国家研究机构，马德里自治大学的支持，以及MarieSkłodowska-Curie全球奖学金项目。

出版物：JoseMaríaEzquiaga和MiguelZumalacárregui，“GW170817之后的黑暗能源：死胡同和前方的道路，“物理评论信，2017年; DOI：10.1103 / physrevlett.119.251304