日內瓦大學的一個研究小組開發出了第一種方法，可以同時測試愛因斯坦和歐拉關於宇宙加速膨脹和暗物質的理論。宇宙是物理定律，特別是歐拉定律和愛因斯坦定律的獨特試驗場。歐拉定律揭示了天體運動的規律，而愛因斯坦的理論則描述了這些天體是如何扭曲宇宙的。

日內瓦大學（UNIGE）的研究人員設計了一種新方法，通過考慮時間扭曲的度量來檢驗歐拉和愛因斯坦的理論，試圖解釋暗物質和宇宙膨脹加速的神秘現象。這種方法是首創，有助於了解宇宙中是否存在違反這兩個理論的新力量或新物質。

自從發現暗物質和宇宙加速膨脹以來，它們的方程的有效性就受到了考驗：它們能夠解釋這些神秘現象嗎？日內瓦大學（UNIGE）的一個研究小組開發出了第一種方法來找出答案。它採用了一種從未使用過的測量方法：時間扭曲。該研究成果最近發表在《自然-天文學》（Nature Astronomy）雜誌上。

歐拉（1707-1783 年）和愛因斯坦（1879-1955 年）的理論徹底改變了我們對宇宙的認識。歐拉提出了以自己名字命名的著名方程，為科學家們提供了計算宇宙中星系運動的有力工具。愛因斯坦用他的廣義相對論證明，宇宙並不是一個靜態的框架：它會被星團和星系扭曲。

物理學家用各種方法對這些方程進行了測試，迄今為止都證明是成功的。然而，有兩個發現繼續對這些模型提出考驗：宇宙膨脹的加速和看不見的暗物質的存在，暗物質被認為佔宇宙中所有物質的85%。這些神秘現像是否仍然遵循愛因斯坦和歐拉的方程？研究人員仍然無法回答這個問題。

“問題在於，目前的宇宙學數據無法讓我們區分打破愛因斯坦方程的理論和打破歐拉方程的理論。我們在研究中證明了這一點。我們還提出了解決這一問題的數學方法。這是我們十年研究的結晶，”該研究的第一作者、聯合國大學理學院理論物理系副教授卡米耶-邦萬解釋說。

研究人員無法在宇宙的最邊緣區分這兩個方程的有效性，因為他們缺少一個”要素”：時間扭曲的測量。”在此之前，我們只知道如何測量天體的速度以及時間和空間扭曲的總和。卡米耶-邦萬說：”我們已經開發出一種方法，可以獲得這種額外的測量，這還是第一次。”

“如果時間畸變不等於時間和空間的總和（即廣義相對論得出的結果），這意味著愛因斯坦的模型不起作用。如果時間畸變與用歐拉方程計算出的星系速度不一致，這意味著後者不成立。”加拿大西蒙弗雷澤大學物理系教授、該研究的合著者列馮-波戈西安解釋說：”這將讓我們發現宇宙中是否存在違反這兩種理論的新力量或新物質。”

這些研究成果將對幾項旨在確定宇宙加速膨脹的起源和暗物質性質的任務做出重要貢獻。這些任務包括歐洲航天局（ESA）將於2023年7月與聯合國地球物理學和天文學研究所（UNIGE）合作發射的EUCLID太空望遠鏡，以及於2021年在亞利桑那州開始為期5年任務的暗能量光譜儀（DESI）。還有位於南非和澳大利亞的國際SKA（平方公里陣列）巨型射電望遠鏡項目，該項目將於2028/29年開始觀測。

“我們的方法將被整合到這些不同的任務中。”卡米耶-邦萬興奮地說：”我們的方法將融入這些不同的任務中，DESI已經是這樣做的，由於這項研究，我們成為了他們的外部合作者。研究小組已經成功地在合成星系目錄中測試了其模型。下一階段將使用DESI提供的第一批數據對其進行測試，並找出可能妨礙其應用的障礙，盡量減少系統性特徵。”