Tamna materija je hipotetički oblik materije koji je impliciran gravitacionim efektima koji se ne mogu objasniti opštom relativnošću osim ako u univerzumu nije prisutno više materije nego što se može videti. Ostaje praktično isto toliko misteriozan kao što je bio pre skoro jedan vek kada ga je holandski astronom Jan Oort prvi predložio 1932. da objasni takozvanu „masu koja nedostaje“ neophodnu da bi se stvari poput galaksija spojile zajedno.
Sada je dr Richard Lieu sa Univerziteta Alabama u Hantsvilu (UAH) objavio rad u časopisu Mesečna obaveštenja Kraljevskog astronomskog društva koji po prvi put pokazuje kako gravitacija može postojati bez mase, pružajući alternativnu teoriju koja bi potencijalno mogla ublažiti potrebu za tamnom materijom.
„Moja sopstvena inspiracija je došla iz moje potrage za drugim rešenjem jednačina gravitacionog polja opšte relativnosti — čija je pojednostavljena verzija, primenljiva na uslove galaksija i klastera galaksija, poznata kao Poissonova jednačina — koja daje konačnu gravitaciju u odsustvu bilo kakve mase koja se može detektovati“, kaže Lieu, ugledni profesor fizike i astronomije na UAH, delu sistema Univerziteta Alabama.
„Ova inicijativa je zauzvrat vođena mojom frustracijom status kvo, odnosno pojmom postojanja tamne materije uprkos nepostojanju bilo kakvih direktnih dokaza tokom čitavog veka.
Istraživač tvrdi da bi „višak“ gravitacije neophodan za povezivanje galaksije ili klastera zajedno mogao biti posledica koncentričnih skupova topoloških defekata nalik na školjke u strukturama koje se obično nalaze u kosmosu, a koje su najverovatnije nastale tokom ranog univerzuma kada je došlo do fazne tranzicije . Kosmološka fazna tranzicija je fizički proces gde se ukupno stanje materije menja zajedno u celom univerzumu.
„Trenutno je nejasno koji precizni oblik fazne tranzicije u univerzumu može dovesti do topoloških nedostataka ove vrste“, kaže Lieu.
„Topološki efekti su veoma kompaktni delovi prostora sa veoma velikom gustinom materije, obično u obliku linearnih struktura poznatih kao kosmičke žice, iako su moguće i 2D strukture kao što su sferne školjke.
„Ljuske u mom radu sastoje se od tankog unutrašnjeg sloja pozitivne mase i tankog spoljašnjeg sloja negativne mase; ukupna masa oba sloja — što je sve što se može izmeriti, po masi — je tačno nula, ali kada zvezda leži na ovoj ljusci, doživljava veliku gravitacionu silu koja je vuče ka centru ljuske.“
Kako gravitaciona sila u osnovi uključuje iskrivljenje samog prostora-vremena, ona omogućava svim objektima da međusobno komuniciraju, bez obzira da li imaju masu ili ne. Na primer, potvrđeno je da fotoni bez mase doživljavaju gravitacione efekte od astronomskih objekata.
„Gravitaciono savijanje svetlosti od strane skupa koncentričnih pojedinačnih školjki koje se sastoje od galaksije ili jata nastaje usled toga što se zrak svetlosti blago skreće prema unutra – to jest, prema centru strukture velikih razmera, ili skupu školjki – jer prolazi kroz jednu školjku“, napominje Lieu.
„Ukupan efekat prolaska kroz mnoge školjke je konačan i merljiv ukupni otklon koji imitira prisustvo velike količine tamne materije na isti način kao i brzina zvezdanih orbita.
„I skretanje svetlosti i zvezdane orbitalne brzine je jedino sredstvo pomoću kojeg se meri jačina gravitacionog polja u strukturi velikih razmera, bilo da je u pitanju galaksija ili jato galaksija. Tvrdnja mog rada je da je barem školjke koje ona postavlja su bez mase. Nema potrebe da se održava ova naizgled beskrajna potraga za tamnom materijom.
Pitanja za buduća istraživanja će se verovatno fokusirati na to kako se galaksija ili jato formiraju poravnanjem ovih školjki, kao i kako se odvija evolucija struktura.
„Ovaj rad ne pokušava da se pozabavi problemom formiranja strukture. Sporna tačka je da li su školjke u početku bile ravni ili čak ravne žice, ali ih ugaoni moment namota. Takođe se postavlja pitanje kako potvrditi ili opovrgnuti predložene školjke. Prema posvećenim zapažanjima, dostupnost drugog rešenja, čak i ako je veoma sugestivno, sama po sebi nije dovoljna da diskredituje hipotezu o tamnoj materiji – to bi u najboljem slučaju mogla biti zanimljiva matematička vežba“, zaključuje Lieu.
„Ali to je prvi dokaz da gravitacija može postojati bez mase.“
