Secondo la teoria della relatività generale, una galassia deve avere una certa massa per essere tenuta insieme dalla gravità. Tuttavia, gli scienziati non vedono abbastanza massa visibile in molte galassie dell’universo, eppure la gravità mantiene intatte queste galassie. Com'è possibile?

È qui che entra in gioco il concetto di materia oscura. Gli scienziati ritengono che le galassie abbiano una massa invisibile sotto forma di materia che non interagisce con la luce. La gravità che sostiene queste galassie esiste a causa di questa massa invisibile.

Per decenni, questa spiegazione ha sostenuto l’esistenza di un’ipotetica materia oscura. Tuttavia, un nuovo studio afferma che la gravità può esistere anche senza massa, il che potrebbe eliminare del tutto la necessità della materia oscura.

Questa teoria unica “è a sua volta guidata dalla mia frustrazione per lo status quo, l'idea che la materia oscura esista nonostante la mancanza di prove dirette per un intero secolo”, afferma Richard Liu, autore dello studio e illustre professore di fisica e astronomia. all'UCLA. Università dell'Alabama a Huntsville (UAH), Ha detto.

Anche i difetti topologici possono dare origine alla gravità

Secondo Liu, la gravità necessaria per tenere insieme alcune galassie o ammassi potrebbe provenire da “difetti topologici simili a conchiglie”.

I difetti topologici sono strutture compatte uniche nello spazio con un'elevata densità di materia.

Questi svantaggi sono probabilmente i primi È avvenuto nell'universo primordiale Durante una transizione di fase – un evento durante il quale la materia in tutto l'universo subisce un importante cambiamento fisico.

Questi difetti possono apparire come lunghe formazioni lineari chiamate stringhe cosmiche, o come forme piatte a forma di conchiglia.

“I gusci della mia carta sono costituiti da un sottile strato interno di massa positiva e da un sottile strato esterno di massa negativa; Liu ha spiegato che la massa totale di entrambi gli strati – che è tutto ciò che può essere misurato in termini di massa – è esattamente zero, ma quando la stella cade su questo guscio è esposta a una grande forza gravitazionale che la attira verso il centro dello strato. conchiglia.

È un po' come i fotoni, che non hanno massa, sperimentano comunque la gravità a causa della presenza di grandi entità astronomiche. Questo perché quando la gravità distorce lo spazio e il tempo, interagisce con tutto ciò che si trova all'interno della curvatura, indipendentemente dal fatto che abbia massa o meno.

L'illusione della materia oscura

Quando la luce passa attraverso un oggetto astronomico massiccio, invece di andare dritta, si piega mentre si muove lungo la curvatura dello spazio-tempo. Questo fenomeno è chiamato curvatura gravitazionale e serve come prova indiretta dell'esistenza della massa e dell'effetto della gravità su un oggetto, come descritto dalla relatività generale.

Fino ad oggi, ogni volta che è stata osservata una flessione gravitazionale nel caso di una galassia o di un ammasso di galassie, ma non c'è massa visibile, gli scienziati presumono semplicemente che sia stata la materia oscura invisibile a causare la flessione.

Tuttavia, secondo Liu, ciò che accade è che le galassie e gli ammassi la cui massa non può essere vista includono una serie di difetti topologici simili a gusci. Quando la luce passa attraverso ciascun guscio, viene attirata leggermente verso l'interno, verso il centro di queste strutture.

Quando la luce viaggia attraverso più gusci, l’effetto combinato provoca una notevole flessione, che appare simile all’effetto di una grande quantità di materia oscura, proprio come la velocità delle stelle in orbita è influenzata dalla materia oscura.

Tuttavia, secondo lo studio attuale, non esiste materia oscura e la curvatura gravitazionale è interamente il risultato di difetti topologici.

“Non è chiaro al momento quale forma esatta di transizione di fase nell'universo potrebbe portare a difetti topologici di questo tipo”, ha detto Liu.

Ha anche aggiunto che l'attuale teoria “non è sufficiente di per sé a screditare l'ipotesi della materia oscura. Potrebbe essere nella migliore delle ipotesi un esercizio matematico interessante, ma è la prima prova che la gravità può esistere senza massa”.

IL Studia È stato pubblicato sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society.