挑战引力理论：暗物质、致密天体与引力波

描述引力相互作用最精确的模型是著名的广义相对论。若干观测证据证实了该理论相较于旧牛顿引力法的合理性。广义相对论还预言了引力波的存在，即由加速质量产生的时空涟漪。借助称为 LIGO/Virgo 的互联干涉仪网络，来自大质量致密天体并合产生的引力波已被直接测得。这些近期观测为检验引力相互作用开辟了一条全新路径。利用引力波来深化理解广义相对论中未决问题的可能性，促成了本论文的工作。各部分本质上都致力于挑战当前引力模型，有时引入尚未被发现的新物质场，有时修正广义相对论的理论框架。在本文第一部分，我讨论了标量场渗透星系的天体物理后果，提供了大质量黑洞与标量暗物质结构相互作用的详细图景。第二部分致力于引力波产生与传播的分析，例如我将闭极限近似作为研究极端致密天体碰撞的有前景工具加以考察。论文最后部分则聚焦于黑洞与恒星周围的不稳定机制（标量化与矢量化），基于两个替代引力模型。