I Newtonovi revolucionarni zakoni koji opisuju univerzalni efekat gravitacije i Einsteinov prijedlog o zakrivljenom prostorno-vremenskom kontinuumu stavljaju gravitaciju isključivo u domenu materije. Međutim, nova hrabra studija sugeriše da gravitacija može postojati bez mase, što bi moglo eliminisati potrebu za jednim od najneuhvatljivijih supstanci u našem svemiru: tamnom materijom.
Tamna materija je hipotetička, nevidljiva masa za koju se smatra da čini 85 posto ukupne mase svemira. Prvobitno je zamišljena kako bi se objasnilo zašto se galaksije drže zajedno pri visokim brzinama rotacije, ali do sada nije direktno opažena. To je navelo fizičare da predlože razne ideje kako bi izbjegli pozivanje na ovu neuhvatljivu materiju kao način da popune rupe u trenutnim teorijama.
Najnovija ponuda u tom pravcu dolazi od astrofizičara Richarda Lieua sa Univerziteta Alabama u Huntsvilleu, koji je predložio da umjesto tamne materije koja povezuje galaksije i druga tijela, svemir može sadržavati tanke, ljuskaste slojeve ‘topoloških defekata’ koji stvaraju gravitaciju bez ikakve osnovne mase, piše Science Alert.
Topološki defekti i gravitacija bez mase
Lieu je započeo traženjem drugog rješenja za Einsteinove jednačine polja, koje povezuju zakrivljenost prostorno-vremenskog kontinuuma s prisutnošću materije u njemu. Kao što je Einstein opisao u svojoj teoriji opšte relativnosti iz 1915. godine, prostorno-vremenski kontinuum se zakrivljuje oko snopova materije i tokova zračenja u svemiru, zavisno o njihovoj energiji i momentumu. Ta energija je, naravno, povezana s masom u Einsteinovoj poznatoj jednačini: E=mc².
Tako je masa objekta povezana s njegovom energijom, koja zakrivljuje prostorno-vremenski kontinuum – a ta zakrivljenost je ono što je Einstein opisao kao gravitaciju, koja je sofisticiranija od Newtonovog 17. vijeka približavanja gravitacije kao sile između dva objekta s masom. Drugim riječima, gravitacija se čini neraskidivo povezana s masom.
Ne baš, tvrdi Lieu.
U svojim radovima, Lieu je rješavao pojednostavljenu verziju Einsteinovih jednačina polja koja omogućava postojanje konačne gravitacione sile u odsustvu bilo koje detektabilne mase. Kaže da su njegovi napori bili “vođeni frustracijom sa trenutnim stanjem, naime idejom o postojanju tamne materije uprkos nedostatku bilo kakvih direktnih dokaza tokom čitavog vijeka.”
Prvi matematički dokaz
Liuovo rješenje sastoji se od ljuskastih topoloških defekata koji se mogu pojaviti u vrlo kompaktnim područjima svemira s vrlo visokom gustinom materije. Ovi skupovi koncentričnih ljuski sadrže tanak sloj pozitivne mase unutar spoljnog sloja negativne mase. Dvije mase se međusobno poništavaju, tako da je ukupna masa dva sloja tačno nula. Ali kada zvijezda leži na ovoj ljusci, doživljava veliku gravitacionu silu koja je vuče prema centru ljuske.
“Ako te tvrdnje imaju težinu, ‘nema potrebe za beskrajnim traženjem tamne materije'”, dodaje Lieu.
Sljedeće pitanje je kako moguće potvrditi ili opovrgnuti ljuske koje je Lieu predložio putem posmatranja.
“Povećana učestalost opažanja prstenastih i ljuskastih formacija galaksija u svemiru daje dokaze za vrstu izvora predloženu ovdje,” piše Lieu u svom radu. Iako priznaje da je njegovo predloženo rješenje “vrlo sugestivno” i da samo po sebi ne može diskreditovati hipotezu tamne materije.
“To bi u najboljem slučaju mogla biti zanimljiva matematička vježba,” zaključuje Lieu. “Ali to je prvi [matematički] dokaz da gravitacija može postojati bez mase.”
Studija je objavljena u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Program N1 televizije možete pratiti UŽIVO na ovom linku kao i putem aplikacija za Android|iPhone/iPad
Kakvo je tvoje mišljenje o ovome?
Budi prvi koji će ostaviti komentar!