|
Пространственно-временные дефекты
|
|
|
|
Кажется, что во Вселенной чего–то не хватает, и популярная физическая модель называет это “темной материей”, но, несмотря на столетие поисков, это так и не было обнаружено. В новой статье предлагается альтернативная гипотеза, показывающая, как гравитация может существовать без массы и вызывать многие из тех же эффектов, которые мы приписываем темной материи. Общая теория относительности Эйнштейна по-прежнему является нашей лучшей моделью для описания гравитации. Как вы, возможно, помните из школьного курса физики, гравитация - это сила, возникающая под действием масс, покоящихся на ткани пространства-времени. Чем больше масса объекта, тем глубже “провал” в пространстве-времени и тем сильнее гравитационное притяжение.
|
|
|
|
Но, начиная с 1930-х годов, некоторые странные астрономические наблюдения начали вызывать вопросы. Скопления галактик, по-видимому, двигались слишком быстро, чтобы оставаться стабильными на основе видимой материи, что позволяет предположить, что в них присутствует гораздо больше вещества, чем мы можем увидеть. Это привело к появлению гипотезы о том, что огромное количество невидимого вещества, которое было названо темной материей, пронизывает Вселенную. Эта идея получила неожиданную поддержку в ходе наблюдений в последующие десятилетия, что подтверждается движениями звезд внутри галактик, а также искривлением и увеличением света через гравитационные линзы. Хорошую гипотезу всегда можно проверить, и поэтому физики провели множество экспериментов, направленных на обнаружение целого ряда вероятных частиц темной материи. Но пока все они оказались безрезультатными, что побудило некоторых ученых предложить альтернативные варианты, такие как модифицированная гравитация или даже “темная жидкость”, пронизывающая космос.
|
|
|
В новой статье доктора Ричарда Лью из Университета Алабамы в Хантсвилле (США) предлагается совершенно новая идея. Топологические дефекты в космосе, которые могли образоваться во время фазового перехода в ранней Вселенной, могли оказывать гравитационное воздействие на близлежащие объекты и проходящий свет, но сами по себе имели нулевую массу. “Топологические эффекты - это очень компактные области пространства с очень высокой плотностью вещества, обычно в виде линейных структур, известных как космические струны, хотя также возможны двумерные структуры, такие как сферические оболочки”, - сказал Лью. “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.”
|
|
|
|
Это могло бы объяснить, как звезды могут двигаться быстрее, чем они “должны” двигаться в соответствии с их видимой массой, и как галактики и скопления удерживаются вместе. И если эти оболочки образуют группы концентрических колец, это также могло бы объяснить наблюдения гравитационных линз, которые увеличивают удаленные источники света. “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”, - сказал 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”.
|
|
|
|
Возможно, это звучит слишком удобно - изобретать новое явление на пустом месте, но в этом есть свои достоинства. Во-первых, концепция отрицательной массы звучит как научно–фантастическая, но она уже была смоделирована ранее, и некоторые из ее ожидаемых свойств – например, объект, движущийся в обратном направлении, когда вы на него нажимаете, - были даже продемонстрированы в жидкостях и частицах. Во-вторых, гигантские кольцевые структуры, наблюдаемые в космосе, которые в настоящее время не могут быть объяснены с помощью темной материи, могут свидетельствовать об этих топологических дефектах.
|
|
|
|
Это интригующая идея, хотя в ней еще есть несколько пробелов, которые нужно заделать. Во-первых, в статье не делается попытки объяснить, как вообще образуются дефекты. Также существует проблема того, как эти структуры оболочки могут быть подтверждены или исключены с помощью наблюдений. И, наконец, Лью признает, что этого может быть недостаточно, чтобы полностью устранить потребность в темной материи, но можно просто уменьшить ее роль. Тем не менее, это первая модель, которая предполагает, что гравитация может существовать без массы, и будущая работа может исследовать, как могут формироваться структуры и как они могут направлять формирование галактик и скоплений.
|
|
|
|
Источник
|
