|
Гравитация может существовать и без массы
|
|
|
|
Темная материя - это гипотетическая форма материи, которая возникает из-за гравитационных эффектов, которые не могут быть объяснены общей теорией относительности, если только во Вселенной не присутствует больше материи, чем можно увидеть. Она остается практически такой же загадочной, какой была почти столетие назад, когда голландский астроном Ян Оорт впервые предложил ее в 1932 году для объяснения так называемой "недостающей массы", необходимой для того, чтобы такие объекты, как галактики, собирались вместе. Теперь доктор Ричард Лью из Университета Алабамы в Хантсвилле (США) опубликовал статью в журнале Monthly Notices Королевского астрономического общества, в которой впервые показано, как гравитация может существовать без массы, предлагая альтернативную теорию, которая потенциально может уменьшить потребность в темной материи.
|
|
|
|
"Мое собственное вдохновение было вызвано поиском другого решения уравнений гравитационного поля общей теории относительности, упрощенная версия которого, применимая к условиям галактик и скоплений галактик, известна как уравнение Пуассона, которое дает конечную силу притяжения при отсутствии какой—либо обнаруживаемой массы", — говорит он. Лью, выдающийся профессор физики и астрономии в Университете штата Алабама, входящем в систему Университета Алабамы. "Эта инициатива, в свою очередь, вызвана моим разочарованием в существующем положении вещей, а именно в представлении о существовании темной материи, несмотря на отсутствие каких-либо прямых доказательств в течение целого столетия".
|
|
|
Исследователь утверждает, что "избыточная" гравитация, необходимая для того, чтобы связать галактику или скопление воедино, может быть вызвана концентрическими наборами топологических дефектов, похожих на оболочки, в структурах, обычно встречающихся по всему космосу, которые, скорее всего, были созданы во время ранней Вселенной, когда произошел фазовый переход. Космологический фазовый переход - это физический процесс, при котором общее состояние материи изменяется одновременно по всей Вселенной. "В настоящее время неясно, какая именно форма фазового перехода во Вселенной может привести к возникновению топологических дефектов такого рода", - говорит Лью. "Топологические эффекты - это очень компактные области пространства с очень высокой плотностью вещества, обычно в виде линейных структур, известных как космические струны, хотя возможны и двумерные структуры, такие как сферические оболочки.
|
|
|
|
"Оболочки в моей работе состоят из тонкого внутреннего слоя с положительной массой и тонкого внешнего слоя с отрицательной массой; общая масса обоих слоев — это все, что можно измерить с точки зрения массы, - равна нулю, но когда звезда лежит на этой оболочке, она испытывает большую гравитационную силу подтягиваем его к центру скорлупы." Поскольку гравитационная сила, по сути, приводит к искривлению пространства-времени, она позволяет всем объектам взаимодействовать друг с другом, независимо от того, обладают они массой или нет. Например, было подтверждено, что безмассовые фотоны испытывают гравитационное воздействие астрономических объектов. "Гравитационное искривление света набором концентрических сингулярных оболочек, составляющих галактику или скопление, происходит из—за того, что луч света слегка отклоняется внутрь, то есть к центру крупномасштабной структуры или набора оболочек, когда он проходит через одну оболочку", - отмечает Лью.
|
|
|
|
"Суммарный эффект прохождения через множество оболочек - это конечное и поддающееся измерению общее отклонение, которое имитирует присутствие большого количества темной материи во многом так же, как скорость движения звезд по орбитам. "Как отклонение света, так и орбитальные скорости звезд - это единственное средство, с помощью которого можно измерить напряженность гравитационного поля в крупномасштабной структуре, будь то галактика или скопление галактик. Суть моей статьи в том, что, по крайней мере, оболочки, о которых говорится в ней, не имеют массы. Тогда нет необходимости продолжать этот, казалось бы, бесконечный поиск темной материи." Вопросы для будущих исследований, вероятно, будут сосредоточены на том, как формируется галактика или скопление в результате выравнивания этих оболочек, а также на том, как происходит эволюция структур.
|
|
|
|
"Эта статья не пытается решить проблему структурообразования. Спорным моментом является то, были ли оболочки изначально плоскими или даже прямолинейными струнами, но это зависит от углового момента. Также возникает вопрос о том, как подтвердить или опровергнуть предложенные оболочки с помощью специальных наблюдений. Конечно, наличие второго решения, даже если оно наводит на размышления, само по себе недостаточно для дискредитации гипотезы о темной материи — в лучшем случае это может быть интересным математическим упражнением", - заключает Лью. "Но это первое доказательство того, что гравитация может существовать без массы".
|
|
|
|
Источник
|
