Vědci naznačují, že gravitace může existovat bez hmoty

10. 6. 2024

Nyní Dr. Richard Lieu z University of Alabama v Huntsville (UAH) publikoval článek v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, který poprvé ukazuje, jak může gravitace existovat bez hmoty, což poskytuje alternativní teorii, která by mohla potenciálně zmírnit potřebu temné hmoty.

"Moje vlastní inspirace pochází z mé snahy o jiné řešení rovnic gravitačního pole obecné teorie relativity – jejíž zjednodušená verze, aplikovatelná na podmínky galaxií a kup galaxií, je známá jako Poissonova rovnice – která dává konečnou gravitační sílu při absenci jakékoli detekovatelné hmotnosti," říká Lieu, významný profesor fyziky a astronomie na UAH, součásti University of Alabama.

"Tato iniciativa je poháněna mou frustrací ze statu quo, konkrétně z představy existence temné hmoty navzdory nedostatku přímých důkazů po celé století."

Výzkumník tvrdí, že "nadměrná" gravitace potřebná k tomu, aby spojila galaxii nebo kupu dohromady, by mohla být způsobena soustřednými soubory topologických defektů ve strukturách, které se běžně vyskytují v celém vesmíru a které byly s největší pravděpodobností vytvořeny během raného vesmíru, kdy došlo k fázovému přechodu. Kosmologický fázový přechod je fyzikální proces, při kterém se celkový stav hmoty mění společně v celém vesmíru.

"V současné době není jasné, jaká přesná forma fázového přechodu ve vesmíru by mohla vést ke vzniku topologických defektů tohoto druhu," říká Lieu.

"Topologické jevy jsou velmi kompaktní oblasti prostoru s velmi vysokou hustotou hmoty, obvykle ve formě lineárních struktur známých jako kosmické struny, i když 2D struktury, jako jsou sférické skořápky, jsou také možné."

"Skořápky v mé práci se skládají z tenké vnitřní vrstvy kladné hmoty a tenké vnější vrstvy záporné hmoty; celková hmotnost obou vrstev – což je vše, co lze změřit – je přesně nulová, ale když hvězda leží na této obálce, je vystavena velké gravitační síle, která ji táhne směrem ke středu obálky."

Vzhledem k tomu, že gravitační síla v podstatě zahrnuje zakřivení samotného časoprostoru, umožňuje všem objektům vzájemnou interakci bez ohledu na to, zda mají hmotnost nebo ne. Bylo například potvrzeno, že nehmotné fotony zažívají gravitační účinky astronomických objektů.

"Gravitační ohýbání světla souborem soustředných singulárních slupek tvořících galaxii nebo kupu je způsobeno tím, že paprsek světla je mírně odkloněn dovnitř – to znamená směrem ke středu velkorozměrové struktury nebo souboru obálek – když prochází jednou obálkou," poznamenává Lieu.

"Celkový efekt průletu mnoha obálkami je konečná a měřitelná celková výchylka, která napodobuje přítomnost velkého množství temné hmoty v podstatě stejným způsobem jako rychlost oběžných drah hvězd."

"Jak vychýlení světla, tak rychlost oběžné dráhy hvězd je jediným prostředkem, kterým lze změřit sílu gravitačního pole ve velkorozměrové struktuře, ať už se jedná o galaxii nebo kupu galaxií. Tvrdím, že přinejmenším skořápky, které postuluje, jsou nehmotné. Pak není třeba pokračovat v tomto zdánlivě nekonečném pátrání po temné hmotě."

Otázky pro budoucí výzkum se pravděpodobně zaměří na to, jak galaxie nebo kupa vznikají uspořádáním těchto obálek, stejně jako na to, jak probíhá vývoj struktur.

"Tento článek se nepokouší řešit problém tvorby struktur. Sporným bodem je, zda byly skořápky původně rovinné nebo dokonce rovné struny, ale moment hybnosti je navíjí. Je zde také otázka, jak potvrdit nebo vyvrátit navrhované skořápky specializovaným pozorováním. Samozřejmě, že dostupnost druhého řešení, i když je vysoce sugestivní, sama o sobě nestačí k diskreditaci hypotézy temné hmoty – mohlo by to být přinejlepším zajímavé matematické cvičení," uzavírá Lieu.

"Ale je to první důkaz, že gravitace může existovat i bez hmoty."

Zdroj v angličtině: ZDE