要用愛因斯坦的理論解釋宇宙學現像如宇宙的加速膨脹，就必須有大量的神秘暗能量。但如果暗能量只是一種幻覺，而廣義相對論本身必須被修改呢？發表在《Physical Review Letters》上的一項新SISSA研究為回答這個問題提供了一種新的方法。

由於巨大的計算和數學努力，科學家們在超越廣義相對論的理論中產生了有史以來第一個關於雙中子星合併的模擬，從而在宇宙學尺度上再現了類似暗能量的行為。這使得愛因斯坦理論和它的修改版本可以進行比較，如果有足夠準確的數據則可能會解決暗能量之謎。

大約100年來，廣義相對論在描述各種制度的引力方面一直非常成功，其通過了地球和太陽系的所有實驗測試。然而為了解釋宇宙學觀察如觀察到的宇宙加速膨脹，我們需要引入暗成分如暗物質和暗能量，這仍是一個謎。

SISSA（全稱Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati）的天體物理學家、ERC資助GRAMS（全稱GRavity from Astrophysical to Microscopic Scales）的論文主要研究者Enrico Barausse對暗能量是否真實存在提出了質疑，或者相反，它可能被解釋為我們對引力理解的崩潰。“暗能量的存在可能只是一種幻覺。宇宙的加速膨脹可能是由廣義相對論的一些尚未知曉的修改引起的，它是一種’暗引力’，”Barausse說道。

因為中子星合併的周圍引力被推到了極致，所以這提供了一個獨特的情況來測試這一假設。“中子星是存在的最密集的恆星，通常只有10公里的半徑，但質量是我們太陽質量的一到兩倍，”這位科學家解釋稱，“這使得引力和它們周圍的時空變得極端，當兩顆中子星碰撞時可以產生大量的引力波。我們可以利用在這種事件中獲得的數據來研究引力的工作原理並在一個新的窗口中檢驗愛因斯坦的理論。”

在這項發表在《Physical Review Letters》上的研究中，SISSA的科學家跟位於馬略卡島帕爾馬的巴利阿里群島大學的物理學家合作，並在跟宇宙學有關的修正引力理論中首次製作了雙中子星合併的模擬。這項研究的論文第一作者Miguel Bezares澄清稱：“這種類型的模擬極具挑戰性，因為問題具有高度非線性的性質。它需要巨大的計算努力–在超級計算機上運行數月–這也是通過SISSA和CINECA聯盟之間的協議以及我們開發的新的數學公式而實現的。在我們進行第一次模擬之前，這些都是多年來的主要障礙。”

由於這些模擬，研究人員終於能比較廣義相對論和修正引力。Barausse總結道：“令人驚訝的是，我們發現’暗引力’假說跟廣義相對論在解釋LIGO和Virgo干涉儀在過去的雙中子星碰撞中獲得的數據方面同樣出色。事實上，這兩種理論在這些系統中的差異是相當微妙的，但它們可能被下一代引力干涉儀探測到，如歐洲的愛因斯坦望遠鏡和美國的宇宙探索者。這為利用引力波來區分暗能量和’暗引力’提供了令人興奮的可能性。”