宇宙的加速膨胀通常被一种称为暗能量的不可见力量所解释。但一项新研究表明，这种神秘成分可能根本是不必要的。研究人员利用爱因斯坦引力理论的延伸版本发现，宇宙加速现象可以从时空的更普遍几何结构中自然地产生。这一结果暗示了一种理解宇宙持续加速原因的全新根本性方式。
现在，不来梅大学应用空间技术和微重力中心（ZARM）的研究人员与罗马尼亚布拉索夫特兰西瓦尼亚大学的同事合作，提出了一种不同的看待这个问题的方式。他们的工作表明，宇宙的膨胀可能至少部分地无需调用暗能量来解释。
为何最初添加暗能量
宇宙学家使用爱因斯坦的广义相对论和弗里德曼方程来描述宇宙随时间的变化。然而，当这些方程应用于实际的天文观测时，它们显得不足。为了匹配望远镜所看到的，科学家必须手动在方程中添加一个额外的“暗能量项”。这个添加并非从理论本身自然推导出来的，这长期以来使其成为一个不尽如人意的解决方案。
使用扩展引力的新方法
由于这个限制，ZARM的团队及其罗马尼亚合作者探索了一个替代想法。他们的结果发表在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》上，依赖于广义相对论（GR）的一个扩展，称为芬斯勒引力。这种方法在近年来被开发，并使用了一种更广泛的时空几何描述。
与广义相对论的标准表述不同，芬斯勒引力可以更精确地描述气体的引力行为。当模拟宇宙的大尺度行为时，这种差异被证明是至关重要的。
无需暗能量的加速膨胀
当研究人员将芬斯勒引力应用于弗里德曼方程时，他们发现了一个引人注目的结果。修改后的方程，称为芬斯勒-弗里德曼方程，自然地预测了即使在真空中宇宙也在加速膨胀。不需要额外的假设，也不需要手动添加额外的“暗能量”项。
“这是一个令人兴奋的迹象，表明我们可能能够基于广义的时空几何，至少部分地解释宇宙的加速膨胀，而无需暗能量，”ZARM物理学家和研究团队成员克里斯蒂安·普法伊弗说。“这种对暗能量问题的新几何观点为更好地理解宇宙中的自然法则开辟了新的可能性。”