通过星系团和引力波观测，绕开暗物质建立了一种新宇宙的模型

天空模式（MOND模型）不必依存于暗物质，重现了在宇宙微波背景辐射（大爆炸时留存的）。但现在，研究人员已经创建了一种受MOND启发的宇宙模型，该模型与暗物质模型一样完美地匹配这些繁冗的数据。

WMAP科学团队/美国宇航局

#天文# 追求一种非常规的宇宙学观点的研究人员已经开发出一种模型，可以匹配宇宙微波背景（CMB）的观测，大爆炸的剩余微光信号，这种无暗物质模型是所谓的MOND（修正、改变了牛顿动力学）理论之 延伸，该理论假设在 星系尺度上的引力与标准牛顿力之 存在 差异 。因 以前的基于MOND的模型无法重现CMB，而 新 构建 的 模型可以通过观测星系团和引力波来进一步测试。

MOND理论 是在30多年前设计的，作为解释银河系旋转数据的一种全方式，不会调用神秘暗物质的存在。MOND的支持者揭示 了另一个谜团，即 引力随着加速度小于的阈值而变化。这个想法并非源于已有 的 任何基础理论，但令人惊讶和 不可思议 的是，相同的加速度阈值适用于几乎所有星系的大小、年龄。

暗物质的概念 比MOND模型 更受青睐的主要原因是暗物质与更大范围的天体物理观测一致。例如，暗物质可以解释星系对来自遥远光源的弯曲（引力透镜），而MOND的初始形式则 不一致 。研究人员已经设计了所谓的相对论性MOND模型，可以适应透镜观察，但直到现在，这些理论的修订版都无法重现CMB数据。"如果理论不能做到这一点，那么就不值得进一步考虑，"布拉格捷克科学院的Constantinos Skordis说。

机会 是公平的：像这里显示的M101这样的星系具有无法用可见物质解释的旋转剖面，流行的解决方案是假设暗物质的存在。但另一种解决方案，即 称为MOND，可以通过修改牛顿引力来解释星系数据。NASA/CXC/SAO/D. Hartmann/JPL-Caltech

Skordis和捷克科学院的同事Tom Złośnik现在已经创建了一个受MOND启发的模型，该模型解释了CMB，同时也与引力透镜观测和引力波速度测量一致。该模型遵循MOND最近的努力，假设存在两个场，它们渗透到整个空间中，共同作用于额外的引力：

1、其中一个场是标量场，类似于与希格斯玻色子相关联的希格斯场。

2、另一个是矢量场，它在空间的每个点都有一个方向，有点像磁场。

Skordis和Złośnik设置了模型的参数，使得在早期宇宙中，重力改变场产生模仿暗物质的引力效应，以这种方式模仿暗物质可确保再现观察到的CMB模式。同样 ，场在宇宙时间内演变，最终引力遵循最初的MOND建议。

Skordis说，该模型类似于其他用于解释暗能量的替代重力模型。他说，所有的宇宙学模型都增加了一些东西（新粒子或新场）来解释观测结果。他承认，与通常基于基本对称原理的暗物质模型不同，新模型的构思并没有考虑到潜在的、有 参考 价值的新 理论。但是，使用新的MOND模型可能会发现这样的理论基础。

"这真的是一个巨大的突破"，俄亥俄州凯斯西储大学的宇宙学家Stacy McGaugh说。从几年到几十年，人们基本上忽略了MOND，因为似乎不可能做到Skordis和Złośnik现在所做的事。但来自纽约Flatiron研究所的宇宙学家David Spergel发现了这种新模式"巴洛克风格"。他认为，相对论性MOND模型只能通过"有效地假设一种复杂形式的暗物质"来起作用。

来自德克萨斯大学的宇宙学家Katherine Freese祝贺研究人员的成就。"构建一个相对论版本——MOND是一件大事，它能够匹配所有现有数据，特别是拟合CMB数据以及星系中的MOND现象学"，她说。"但是，该模型有很多成分，我自己仍然会投票给暗物质作为一个更简单的解释。”

McGaugh反驳说，暗物质模型不能解释一切，比如宇宙的锂丰度或不同类型的宇宙膨胀率测量之间的差异。新的MOND模型可能能够解决这些问题，但Skordis说，需要更多的时间来弄清楚理论细节。他说，可以通过其他方式检查该模型，例如，将其预测与星系团的观测结果进行比较，或者通过寻找引力波中重力改变场的特征。

伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）替代重力模型专家泰莎·贝克（Tessa Baker）表示，如果暗物质探测器继续空置，"那么我们可能会看到人们对这一系列改进的重力模型的兴趣增加。#宇宙# #天文奇观与图片鉴赏#