Ένας αστροφυσικός προτείνει μια ριζοσπαστική ερμηνεία για την ύπαρξη της βαρύτητας στο σύμπαν, αμφισβητώντας ταυτόχρονα την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης. Η θεωρία του βασίζεται σε σφαιρικά στρώματα τοπολογικών ελαττωμάτων, τα οποία, σύμφωνα με τον ίδιο, θα μπορούσαν να δημιουργούν βαρυτική έλξη χωρίς την ύπαρξη μάζας.
Σκοτεινή ύλη: Μία αόρατη μάζα
Η σκοτεινή ύλη θεωρείται μια υποθετική, αόρατη μάζα που εκτιμάται ότι αποτελεί περίπου το 85% της συνολικής μάζας του σύμπαντος. Η ύπαρξη της προτάθηκε για να εξηγήσει φαινόμενα όπως η περιστροφή των γαλαξιών, τα οποία κινούνται με ταχύτητες που δεν θα μπορούσαν να δικαιολογηθούν από την ορατή ύλη που περιέχουν.
Ωστόσο, η σκοτεινή ύλη παραμένει ένα αίνιγμα για δυνατούς λύτες. Παρά τις δεκαετίες έρευνας, δεν έχει ανιχνευθεί άμεσα από κανένα επιστημονικό όργανο.
Μία εναλλακτική λύση: Τοπολογικά ελαττώματα
Ο αστροφυσικός Richard Lieu από το Πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Χάντσβιλ, προτείνει ότι το σύμπαν δεν περιέχει σκοτεινή ύλη. Αντ’ αυτού, υπάρχουν λεπτές, στρωματοειδείς στρώσεις από τοπολογικά ελαττώματα (φαινόμενα που συνδέονται πάντα με την αυθόρμητη παραβίαση μιας συμμετρίας), τα οποία προκαλούν τη βαρύτητα χωρίς την υποκείμενη μάζα και συγκρατούν τους γαλαξίες και άλλα σώματα.
Όπως περιέγραψε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του 1915, ο χωροχρόνος καμπυλώνεται γύρω από συσσωρεύσεις ύλης και ρεύματα ακτινοβολίας στο σύμπαν, ανάλογα με την ενέργεια και την ορμή τους. Η μάζα ενός αντικειμένου είναι, επομένως, συνδεδεμένη με την ενέργειά του, η οποία καμπυλώνει τον χωροχρόνο – η βαρύτητα φαίνεται να είναι άρρηκτα συνδεδεμένη με τη μάζα.
Τα τοπολογικά ελαττώματα είναι φαινόμενα που σχετίζονται με την αιφνίδια αλλαγή συμμετρίας σε ένα σύστημα. Στην περίπτωση του σύμπαντος, ο Lieu προτείνει ότι αυτά τα ελαττώματα σχηματίστηκαν κατά τις πρώτες στιγμές της Μεγάλης Έκρηξης και έκτοτε λειτούργησαν ως πηγές βαρυτικής έλξης.
Σφαιρικά στρώματα χωρίς μάζα
Τα τοπολογικά ελαττώματα που περιγράφει ο Lieu φέρουν τη μορφή σφαιρικών στρωμάτων, με μία λεπτή στρώση θετικής μάζας να περιβάλλεται από μία εξωτερική στρώση αρνητικής μάζας. Η συνολική μάζα αυτών των στρωμάτων είναι μηδενική, οπότε οι δύο αντίθετες μάζες αλληλοεξουδετερώνονται.
Ωστόσο, ένα άστρο που βρίσκεται εντός μίας τέτοιας σφαίρας θα έλκεται προς το κέντρο της, νιώθοντας την βαρυτική έλξη της θετικής μάζας, χωρίς η ίδια η σφαίρα να φέρει οποιαδήποτε αισθητή μάζα.
Επιπτώσεις και μελλοντική έρευνα
Η θεωρία του Lieu, αν και ελκυστική, παραμένει προς επιβεβαίωση. Ο ίδιος ο ερευνητής αναγνωρίζει ότι η πρόταση του έρχεται σε αντίθεση με το καθιερωμένο μοντέλο της σκοτεινής ύλης και χρήζει περαιτέρω μελέτης.
Παρ’ όλα αυτά, η ιδέα της βαρύτητας χωρίς μάζα ανοίγει νέους δρόμους στην κατανόηση του σύμπαντος. Η μελλοντική έρευνα, με εστίαση στις παρατηρήσεις σφαιρικών σχηματισμών στο σύμπαν, ίσως φέρει στο φως αρκετές απαντήσεις για τούτο το ζήτημα.
Ο αστροφυσικός Richard Lieu ανέφερε: “Μπορεί να είναι, στην καλύτερη περίπτωση, μια ενδιαφέρουσα μαθηματική άσκηση. Αλλά είναι η πρώτη [μαθηματική] απόδειξη ότι η βαρύτητα μπορεί να υπάρξει χωρίς μάζα.”
Σχετικά με τη μελέτη
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στις 14 Μαΐου 2024 στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: The binding of cosmological structures by massless topological defects (Η δέσμευση κοσμολογικών δομών από μαζικές τοπολογικές ατέλειες).
