Тъмната материя е хипотетична форма на материя, която се подразбира от гравитационни ефекти, които не могат да бъдат обяснени от Общата теория на относителността, освен ако във Вселената не присъства повече материя, отколкото може да се види. Остава почти толкова загадъчна, колкото бе преди почти век, когато за първи път бе предложена от холандския астроном Ян Оорт през 1932 г., за да обясни така наречената "липсваща маса", необходима за струпване например на галактиките.
Сега д-р Ричард Лиу (Richard Lieu) от Университета на Алабама в Хънтсвил (UAH) публикува статия в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, която показва за първи път как гравитацията може да съществува без маса, предоставяйки алтернативна теория, която потенциално може намали нуждата от тъмна материя.
"Вдъхновението ми дойде от стремежа ми да намеря друго решение на уравненията на гравитационното поле на Общата теория на относителността - чиято опростена версия, приложима към условията на галактики и клъстери от галактики, е известна като уравнението на Поасон — което дава крайна сила на гравитацията в отсъствието на каквато и да е откриваема маса", разказва Лиу, професор по физика и астрономия в UAH.
"Тази идея на свой ред е провокирана от разочарованието ми от сегашното състояние на нещата, а именно идеята за съществуването на тъмната материя въпреки липсата на каквито и да било преки доказателства в продължение на цял век."
Изследователят твърди, че "допълнителната" гравитация, необходима за оформянето на галактика или клъстер, може вместо това да се дължи на концентрични набори от подобни на черупки топологични дефекти в структури, често срещани в целия космос, които най-вероятно са били създадени по време на ранната вселена.
"Понастоящем не е ясно каква точна форма на фазов преход във Вселената може да доведе до топологични дефекти от този вид", отбелязва Лиу.
"Топологичните ефекти са много компактни области на пространството с много висока плътност на материята, обикновено под формата на линейни структури, известни като космически струни, въпреки че са възможни и 2D структури като сферични черупки.
"Черупките в моята хартия се състоят от тънък вътрешен слой с положителна маса и тънък външен слой с отрицателна маса. Общата маса на двата слоя – само това може да се измери по отношение на масата – е точно нула, но когато една звезда лежи върху тази черупка, тя изпитва голяма гравитационна сила, която я дърпа към центъра на черупката."
Тъй като гравитационната сила основно включва изкривяването на самото пространство-време, тя позволява на всички обекти да взаимодействат помежду си, независимо дали имат маса или не. Потвърдено е например, че безмасовите фотони изпитват гравитационни ефекти от астрономически обекти.
"Гравитационното огъване на светлината под влиянието на набор от концентрични единични черупки, съставляващи галактика или клъстер, се случва когато светлинните лъчи се отклоняват леко навътре – тоест към центъра на мащабната структура или набора от черупки – тъй като преминава през тях", отбелязва Лиу.
"Съвкупният ефект от преминаването през много черупки е ограничено и измеримо общо отклонение, което имитира наличието на голямо количество тъмна материя по почти същия начин като скоростта на звездните орбити.
"Както отклонението на светлината, така и орбиталните скорости на звездите са единственото, чрез което човек измерва силата на гравитационното поле в мащабна структура, било то галактика или клъстер галактики."
Благодарение на въвеждането на тези черупки, чиято маса е нулева според хопотезата на Лиу, "ще отпадне нуждата от безкрайното търсене на тъмна материя."
Въпросите за бъдещи изследвания вероятно ще се съсредоточат върху това как една галактика или клъстер се формира от подреждането на тези черупки, както и как протича еволюцията на структурите.
"Тази статия не се опитва да се справи с проблема с формирането на структурата на Вселената. Спорен момент е дали черупките първоначално са били равнини или дори прави струни, а ъгловият импулс ги е изкривил. Остава и въпросът как да се потвърдят или отхвърлят предложените черупки с помощта на наблюдения. Разбира се, наличието на второ решение, дори и да е много предполагаемо, само по себе си не е достатъчно, за да дискредитира хипотезата за тъмната материя - това може да бъде в най-добрия случай интересно математическо упражнение", заключава Лиу.
"Но това е първото доказателство, че гравитацията може да съществува без маса."
Справка: Richard Lieu, The binding of cosmological structures by massless topological defects, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2024). DOI: 10.1093/mnras/stae1258
Източник: Researcher suggests that gravity can exist without mass, mitigating the need for hypothetical dark matter, Russ Nelson, University of Alabama in Huntsville
Още по темата
Физика
Антивселена двойник би могла да обясни ускореното разширяване без нужда от тъмна енергия
Физика
Времето може да е илюзия, създадена от квантовото вплитане
Космос
Клъстерът Ел Гордо показва, че тъмната материя може да реагира сама със себе си
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари