Un studiu recent sugerează că putem avea gravitație fără masă
Putem avea gravitație fără masă? Atât din legile revoluționare ale lui Newton care descriu efectul ei universal, cât și din propunerea lui Einstein privind un spațiu-timp deformat/curb, am considerat gravitația ca fiind exclusiv în domeniul materiei.
Recent, un nou studiu revoluţionar sugerează că gravitația poate exista fără masă, eliminând convenabil nevoia uneia dintre cele mai misterioase substanțe din Univers: materia întunecată.
Materia întunecată este o masă ipotetică, invizibilă, despre care se crede că reprezintă 85% din conţinutul total al Universului. Concepută inițial pentru a ține seama de faptul că galaxiile se rotesc mai repede decât o indică masa vizibilă a acestora, materia întunecată nu a fost încă observată direct, ceea ce i-a determinat pe fizicieni să propună tot felul de teorii pentru a evita introducerea acesteia ca o modalitate de a acoperi lacunele din teoriile actuale.
Cea mai recentă propunere în acest sens vine de la astrofizicianul Richard Lieu de la Universitatea din Alabama, care a sugerat că, în loc ca materia întunecată să țină laolaltă galaxiile și alte corpuri cerești, Universul poate conține straturi subțiri, asemănătoare unor cochilii, cu „defecte topologice” care dau naștere gravitației fără nicio masă suplimentară.
Lieu a încercat să găsească o altă soluție pentru ecuațiile câmpului formulate de Einstein, care leagă curbura spațiu-timpului cu prezența materiei în interiorul acestuia.
După cum a descris Einstein în teoria relativității generale din 1915, spațiu-timpul se deformează în jurul materiei și a fluxurilor de radiații din Univers, în funcție de energia și impulsul acestora. Acea energie este, desigur, legată de masa din celebra ecuație a lui Einstein: E=mc2.
Masa unui obiect este astfel legată de energia sa, care curbează spațiu-timpul și această curbură a spațiu-timpului este ceea ce Einstein a descris ca fiind gravitația, o definiţie mai sofisticată decât aproximarea gravitației din secolul al XVII-lea a lui Newton ca forța dintre două obiecte cu masă. Cu alte cuvinte, gravitația pare indisolubil legată de masă.
Totuşi, Lieu susţine că această afirmaţie nu este adevărată.
Gravitaţie fără masă. Credit:Gremlin//Canva Pro
Lieu a încercat să rezolve în lucrările sale o versiune simplificată a ecuațiilor de câmp ale lui Einstein care permit o forță de gravitație finită în absența oricărei mase detectabile. El spune că eforturile sale au fost „conduse de frustrarea față de status quo-ul actual și anume existența materiei întunecate, în ciuda lipsei oricărei dovezi directe timp de un secol”.
Soluția lui Lieu constă din defecte topologice, în formă de cochilie, care ar putea apărea în regiuni foarte compacte ale spațiului cu o densitate foarte mare a materiei.
Aceste seturi de cochilii concentrice ar conține un strat subțire de masă pozitivă ascuns în interiorul unui strat exterior de masă negativă. Cele două mase se anulează reciproc, astfel încât masa totală a celor două straturi este exact zero. Atunci când o stea se află pe acest înveliș, asupra ei se exercita o forță gravitațională mai mare care o trage spre centrul cochiliei.
„Considerația lucrării mele este că cel puțin cochillile pe care le propune sunt fără masă”, spune Lieu. Dacă aceste sugestii controversate au vreo greutate, „atunci nu este nevoie să perpetuăm această căutare aparent nesfârșită a materiei întunecate”, adaugă Lieu.
Problema este cum să confirmăm sau să infirmăm prin observații cochillile pe care Lieu le-a propus.
„Frecvența din ce în ce mai mare a observaţiilor privind formarea galaxiilor sub formă de inel și înveliș în Univers oferă dovezi despre tipul de sursă propus aici”, scrie Lieu în lucrarea sa, deși admite că soluția propusă este „foarte sugestivă” și nu poate anula singură ipoteza materiei întunecate.
„Ar putea fi, în cel mai bun caz, un exercițiu matematic interesant”, conchide Lieu . „Dar este prima dovadă [matematică] că gravitația poate exista fără masă”.
Studiul a fost publicat în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Traducere după Wild New Study Suggests Gravity Can Exist Without Mass