Изображение предоставлено: CC0 Public Domain
Темная материя — это гипотетическая форма материи, созданная гравитационными эффектами, которую нельзя объяснить с помощью общей теории относительности, если во Вселенной нет больше материи, чем видно. Она остается практически такой же загадочной, как и почти столетие назад, когда голландский астроном Ян Оорт впервые предложил ее в 1932 году для объяснения так называемой «недостающей массы», необходимой для слипания вместе таких вещей, как галактики.
Теперь Др. Ричард Лью из Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH) опубликовал в «Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества» статью, в которой впервые показано, как гравитация может существовать без массы, и предлагается альтернативная теория, которая может затмить необходимость того, чтобы материя могла существовать. смягчать.
«Мое собственное вдохновение пришло из поиска альтернативного решения уравнений гравитационного поля общей теории относительности – упрощенная версия которых, применимая к условиям галактик и скоплений галактик, известна как уравнение Пуассона – которое дает конечную гравитационную силу в отсутствие какой-либо обнаруживаемой массы», — говорит Льеу, выдающийся профессор физики и астрономии в UAH, входящей в систему Университета Алабамы.
«Эта инициатива, в свою очередь, вызвана моим разочарованием статус-кво, а именно идеей существования темной материи, хотя прямых доказательств этого не было уже столетие».
Исследователь утверждает, что «чрезмерная» гравитация, необходимая для удержания галактики или скопления галактик вместе, может быть вызвана концентрическими группами оболочечных топологических дефектов в структурах, которые распространены во всем космосе и, скорее всего, возникли в ранней Вселенной, когда произошел фазовый переход. Космологический фазовый переход — это физический процесс, в котором изменяется общее состояние материи во Вселенной.
«В настоящее время неясно, какая именно форма фазового перехода во Вселенной может привести к топологическим дефектам такого типа», — говорит Лью.
«Топологические эффекты — это очень компактные области пространства с очень высокой плотностью материи, обычно в виде линейных структур, называемых космическими струнами, хотя возможны и двумерные структуры, такие как сферические оболочки.
«Оболочки в моей статье состоят из тонкого внутреннего слоя положительной массы и тонкого внешнего слоя отрицательной массы. Суммарная масса обоих слоев – а это все, что можно измерить в терминах массы – равна ровно нулю. Однако когда звезда лежит на этой оболочке, она испытывает большую гравитационную силу, которая притягивает ее к центру оболочки».
Поскольку гравитационная сила существенно искажает само пространство-время, она позволяет всем объектам взаимодействовать друг с другом, независимо от того, имеют они массу или нет. Например, доказано, что безмассовые фотоны астрономических объектов испытывают гравитационное воздействие.
«Гравитационное отклонение света через ряд концентрических отдельных оболочек, составляющих галактику или скопление галактик, происходит за счет того, что луч света, проходящий через оболочку, отклоняется незначительно внутрь, то есть к центру большой Там есть масштабная структура или серия оболочек», — отмечает Лью.
«Общий эффект прохождения через множество оболочек — это конечное и измеримое полное отклонение, которое имитирует присутствие большого количества темной материи почти так же, как скорость звездных орбит.
«И отклонение света, и орбитальные скорости звезд являются единственными средствами, с помощью которых можно измерить силу гравитационного поля в крупномасштабной структуре, будь то галактика или скопление галактик. Суть моей работы такова: что, по крайней мере, оболочки, которые она постулирует, не имеют массы. Тогда нет необходимости продолжать этот, казалось бы, бесконечный поиск темной материи».
Вопросы для будущих исследований, вероятно, будут сосредоточены на том, как расположение этих оболочек создает галактику или скопление галактик и как развиваются эти структуры.
«Эта статья не пытается решить проблему образования структур. Спорный вопрос заключается в том, были ли оболочки изначально плоскостями или даже прямыми струнами, но угловой момент распахивает их. Возникает также вопрос о том, как подтвердить предполагаемые оболочки посредством целенаправленных наблюдений. Конечно, наличия второго решения, даже если оно очень многообещающее, недостаточно, чтобы опровергнуть гипотезу темной материи — в лучшем случае это может быть интересным математическим упражнением», — заключает Лью.
«Но это первое доказательство того, что гравитация может существовать без массы».
Информация от: Университетом Алабамы в Хантсвилле.
