恒星引力向内挤压（如果支配宇宙引力的）
恒星引力向内挤压（如果支配宇宙引力的）记住，所有的模型都假定宇宙中存在大量的暗物质，只有MOND希望能彻底摆脱它们。模拟在两种情况下进行：有来自普通物质的反馈，以及没有来自普通物质的反馈。与暗物质不同的是，普通物质会燃烧成恒星并形成黑洞，而这些黑洞提供的反馈会改变附近物质的行为。○ 由Illustris TNG模型产生的星系团。| 图片来源：TNG Collaboration 另一类被称为f(R)引力的模型则是为了消除对暗能量的需求，这类模型具有“变色龙”机制。这是因为它们假设存在一个额外的力，这个力会根据周围的环境而改变行为。○ 这是一张显示了从修正引力模型中生成的盘形星系图。图像右侧的红蓝颜色显示的是星系盘内的气体密度，恒星显示为明亮的斑点。图像左侧显示了星系盘内气体的力的变化，其中深色的中心区域对应于标准的、广义相对论式的力，而亮黄色区域对应于增强了的力（修正的力）。两张图片自上而下分别显示了从上方和侧面模拟星系的样子。
引力和暗能量的物理本质是现代物理学中最迷人、却又最令人头疼的核心问题。
爱因斯坦的广义相对论被普遍认为是描述引力的标准理论。自100多年前广义相对论提出以来，它经受住了所有最严苛的检验，解决了牛顿理论无法解释的水星近日点进动问题，预言了黑洞和引力波的存在。它是现代宇宙学的基础，它甚至在日常生活中也发挥着重要的作用。
尽管广义相对论如此成功，但自它提出以来，人们就开始寻找替代的引力理论。显然，想要提出一个全新的引力理论是极其不容易的，这样的一个新理论必须解释广义相对论所能够解释的一切，同时它也至少应该能够解释暗物质和暗能量难题中的一个。暗物质的数量是普通物质的五倍之多，暗能量则是推动宇宙加速膨胀的幕后黑手。
有一类理论被统称为MOND（修改的牛顿动力学），它们探讨的是根本不存在暗物质的情况。但对于一些相对论能够轻松处理的问题，它却很难做出恰当的解释。它也没有解释暗能量，部分原因是因为这类理论早在暗能量被发现之前就已经提出了。
另一类被称为f(R)引力的模型则是为了消除对暗能量的需求，这类模型具有“变色龙”机制。这是因为它们假设存在一个额外的力，这个力会根据周围的环境而改变行为。
○ 这是一张显示了从修正引力模型中生成的盘形星系图。图像右侧的红蓝颜色显示的是星系盘内的气体密度，恒星显示为明亮的斑点。图像左侧显示了星系盘内气体的力的变化，其中深色的中心区域对应于标准的、广义相对论式的力，而亮黄色区域对应于增强了的力（修正的力）。两张图片自上而下分别显示了从上方和侧面模拟星系的样子。| 图片来源：Christian Arnold/Baojiu Li/Durham University.
研究人员利用了Illustris TNG模型来进行测试，这是一个可模拟星系的形成和演化的微型宇宙。在标准条件下，这一模型在某种程度上是完全基于广义相对论来控制演化的。但在这次的测试中，研究人员用变色龙理论取代了广义相对论。
○ 由Illustris TNG模型产生的星系团。| 图片来源：TNG Collaboration
记住，所有的模型都假定宇宙中存在大量的暗物质，只有MOND希望能彻底摆脱它们。模拟在两种情况下进行：有来自普通物质的反馈，以及没有来自普通物质的反馈。与暗物质不同的是，普通物质会燃烧成恒星并形成黑洞，而这些黑洞提供的反馈会改变附近物质的行为。
模拟结果表明，星系内部区域的气体感受不到修改过的引力的效应，其行为与广义相对论相差无几。这包括气体流入了驱动着活动星系的超大质量黑洞附近的区域。相反，由于变色龙力引起的变化，星系的外部区域应该显示出一些差异。由于在变色龙模型下，引力的动力学会有所改变，因此预计这里会有更多的恒星形成。
不幸的是，大多数这些效应都太小，无法在f(R)和广义相对论之间产生可被检测到的差异。然而，有一个却是例外。发生在星系外层气体中的变化导致在那里形成了密度更高的气体，这样就提高了气体冷却的效率。计划于2020年投入观测的平方千米阵列（SKA）中的仪器将对这种气体的变化特性非常敏感。届时，横跨两大洲的SKA将成为世界上最大的射电望远镜，其强大的观测能力足以深入太空，对形成于大爆炸之后不久的恒星和星系进行观测。因此，在不久的将来，SKA或许就能够检测到任何有别于广义相对论的偏差。
参考来源：
https://www.dur.ac.uk/research/news/item/?id=39308&itemno=39308
https://www.nature.com/articles/s41550-019-0823-y
https://arstechnica.com/staff/2019/07/alternative-theory-of-gravity-makes-a-nearly-testable-prediction/
