Теорія суперечить Ейнштейну: гравітація може існувати без маси, а темної матерії немає

Учені вже багато років намагаються розібратися з природою гравітації, а також із природою невловимої темної матерії. Остання являє собою ще більшу загадку, ніж перша, адже її досі ніхто не виявив безпосередньо. А гравітацію відчуваємо ми щодня. Автори нового дослідження, опублікованого в журналі Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, запропонували радикальну теорію, згідно з якою гравітація може існувати без маси, хоча це суперечить теорії Ейнштейна, а також, що темної матерії насправді не існує, пише Earth.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Гравітація

Гравітація є однією з чотирьох фундаментальних сил природи, поряд з електромагнетизмом, сильною і слабкою взаємодією. Це сила, яка притягує об'єкти, що мають масу один до одного, і відіграє найважливішу роль у формуванні Всесвіту в усіх масштабах. Гравітація керує рухом зірок усередині галактик, а також формуванням та еволюцією галактик і скупчень галактик.

Згідно із загальною теорією відносності Ейнштейна, гравітація виникає через викривлення простору-часу, що спричинене існуванням маси та енергії. Що більшу масу має об'єкт, то більшою є його гравітація та відповідний вплив на інші об'єкти. Але природа гравітації до кінця не вивчена і зараз фізики намагаються її узгодити з принципами квантової механіки.

Темна матерія

Темна матерія є невидимою формою матерії, яка не взаємодіє зі світлом і зі звичайною матерією, хоча і становить, як вважають учені, більшу частину маси Всесвіту. Про те, що темна матерія існує, вчені здогадуються через її гравітаційний вплив на обертання галактик і рух галактик усередині скупчень. Але точна природа темної матерії досі невідома.

Нова теорія

Автори нового дослідження запропонували теорію, яка свідчить, що гравітація може існувати без маси і при цьому немає необхідності в існуванні темної матерії, яка пояснює зараз відсутню масу Всесвіту. За словами вчених, їхня теорія заснована на пошуках іншого рішення іншого рішення рівнянь гравітаційного поля загальної теорії відносності Ейнштейна.

Автори вважають, що так звана "надлишкова" гравітація, яка необхідна для утримання окремих галактик і скупчень галактик разом, спричинена топологічними дефектами, які зустрічаються у Всесвіті. Ці дефекти, найімовірніше, були створені за часів раннього Всесвіту, коли стався космологічний фазовий перехід, тобто загальний стан матерії змінився по всьому космосу.

Топологічні дефекти

Топологічними дефектами є компактні області простору з дуже високою щільністю матерії, які можуть бути у формі лінійних структур, відомих як космічні струни, або у вигляді двовимірних структур, таких як сферичні оболонки, пояснюють учені.

Автори вважають, що ці оболонки складаються з тонкого внутрішнього шару позитивної маси і тонкого зовнішнього шару негативної маси. Хоча загальна маса обох шарів дорівнює нулю, зірка, що лежить на цій оболонці, відчуває велику гравітаційну силу, яка тягне її до центру оболонки.

Оскільки гравітація пов'язана з викривленням простору-часу, вона дає змогу всім об'єктам взаємодіяти один з одним, незалежно від того, мають вони масу чи ні. Уже було підтверджено, що безмасові фотони відчувають гравітаційний вплив від астрономічних об'єктів, кажуть учені.

За словами вчених, гравітаційне викривлення світла, що проходить через оболонки, які містять галактики і скупчення галактик, призводить до вимірюваного відхилення, яке нагадує гравітаційний вплив. А його зазвичай приписують присутності темної матерії. Автори стверджують, що передбачувані оболонки не мають маси, а це дає змогу припустити, що, можливо, немає необхідності в темній матерії.

Але залишаються відкритими питання щодо початкового стану оболонок і того, як остаточно підтвердити або спростувати їхнє існування. Незважаючи на це автори вважають, що їхня теорія являє собою першу демонстрацію можливості існування гравітації без маси.

Як уже писав Фокус, нове відкриття змінює уявлення про історію Чумацького Шляху. Вчені з'ясували, що наша галактика проковтнула сусідню галактику набагато пізніше, ніж вважалося раніше.