Амерички астрофизичар Ричард Лу тумачи да би гравитациони ефекти који се приписују тамној материји могли бити резултат тзв. тополошких дефеката у структури свемира. Ти дефекти настају у компактним подручјима свемира с високом густоћом материје.
Једна од најинтригантнијих тајни модерне физике јесте тамна твар – хипотетски облик материје који би, према постојећој теорији, требало да чини око 85% укупне масе свемира. Научници сматрају да је она невидљива јер не емитује, не апсорбује и не рефлектује електромагнетско зрачење, због чега је није могуће детектовати конвенционалним телескопима. Будући да углавном не улази у интеракције с видљивом твари, осим преко гравитације, остала је мистериозна готово стотину година након што је њено постојање претпоставио холандски астроном Јан Орт 1932.
Постоје хипотезе да би могла имати врло слабе интеракције са обичном материјом преко неких неоткривених сила или честица, што је предмет интензивног истраживања. Зашто се претпоставља да тамна твар постоји? На њено постојање указују гравитациони ефекти које није могуће објаснити видљивом материјом. Наиме, астрономска опажања показала су да би у галаксијама морало бити више материје, односно више масе него што је има у видљивој твари. Kада то не би било тако, звезде би се због брзе ротације галаксија разлетеле по свемиру јер гравитација искључиво видљиве материје није довољна да их одржи на окупу.
Заголицан чињеницом да тамна материја упорно остаје ван дохвата научних посматрања, астрофизичар др Ричард Лу са Универзитета Алабама у Хантсвилу (UAH) је први пут у часопису Monthly Notices of the Royal Astronomical Society представио алтернативну могућност према којој би гравитација могла постојати и без масе, што би елиминисало потребу за тамном твари.
„Инспирација је дошла из моје потраге за другим решењем једначина гравитацијског поља опште релативности – чија је поједностављена верзија, применљива на услове галаксија и јата галаксија, позната као Поасонова једначина – која даје коначну гравитациону силу у недостатку ма какве детектабилне масе”, рекао је Ричард Лу. „Ова иницијатива је, пак, подстакнута мојом фрустрацијом status quo-ом, идејом постојања тамне твари упркос недостатку ма каквог непосредног доказа током целог столећа.”
Амерички астрофизичар тумачи да би гравитациони ефекти који се приписују тамној материји могли бити резултат тзв. тополошких дефеката у структури свемира. Ти дефекти настају у компактним подручјима свемира с високом густоћом материје. Они често имају облик космичких нити, но могли би имати и облик сферичних љуски. Он сматра да су се такве љуске могле формирати у раздобљу космичке фазне транзиције – процеса у којем цео свемир пролази кроз промену стања материје. То се догађа када се физички услови у мењају, узрокујући да се материја преобликује на темељан начин. У контексту свемира фазна транзиција може значити прелазак из једног облика енергије или материје у други у екстремним условима као што су рани тренуци након Великог праска.
Такве љуске би требале имати унутрашњи слој позитивне масе и спољашњи слој негативне масе, тако да укупна маса износи – нула. Ипак, тела и збивања (објекти) који би се нашли унутар љуски доживљавали би снажну гравитациону силу ка средишту љуски. Ова појава могла би објаснити да гравитација може постојати и без стварне масе. „Тренутно није јасно који би тачан облик фазног прелаза у свемиру могао довести до тополошких дефеката ове врсте”, додаје Лу.
Традиционално, тамна твар је коришћена за објашњење зашто се галаксије држе заједно и како светлост скреће око великих структура у свемиру попут звезда и галаксија које делују као гравитациона сочива. Међутим, претпоставка научника са Универзитета Алабама указује да би те гравитационе ефекте могле изазвати и огромне љуске без масе. Светлост која пролази кроз више таквих љуски скретала би према њиховом центру, понашајући се као да на њу делује гравитација тамне твари.
Будући да гравитациона сила према општој теорији релативности Алберта Ајнштајна подразумева савијање простор-времена, она подстиче све објекте на интеракције без обзира имају ли масу или не. Примерице, потврђено је да фотони, који немају масу мировања, доживљавају гравитационе учинке астрономских објеката – њихова путања закреће се у близини великих свемирских тела као што су звезде или галаксије јер су та тела својом масом закривила простор-време. Другим речима, гравитација утиче на закривљеност простор-времена, а фотони следе ту закривљеност, што доводи до ефеката као што је гравитациона лећа.
Ричард Лу тумачи да гравитационо савијање светлости под утицајем концентричних појединачних љуски које чине галаксију или грозд галаксија настаје због тога што је зрак светлости мало скренут ка унутра – то јест, према средишту структуре великих размера или скупа љуски – док пролази кроз њих: „Укупан учинак проласка кроз многе љуске јесте коначан и мерљив укупан отклон који опонаша постојање велике количине тамне твари на готово исти начин као и орбиталне брзине звезда”.
И нпомиње да су скретање светлости и орбиталне брзине звијезда једини показатељи на темељу којих се мери јачина гравитационог поља у структурама великих размера, биле то галаксије или јата галаксија: „Тврдња мојег научног рада јесте да су претпостављене љуске без масе и да стога нема потребе за том наизглед бескрајном потрагом за тамном твари”. У будућим истраживањима он и истомишљеници требали би да се усредсреде на питање како се галаксије или њихова јата формирају поравнавањем ових љуски и на који начин се одвија еволуција тих структура.
„Овај научни чланак не покушава да се позабави проблемом формирања структура. Спорно питање јесте да ли су љуске у почетку биле равнине или чак равне струне, да би их угаони моменат савио. Постоји, такође, питање како потврдити или оповргнути предложене љуске темељним посматрањем. Наравно, постојање другог решења, чак и ако је врло сугестивно, није само по себи довољно да дискредитује хипотезу о тамној твари – ово би у најбољем случају могло бити занимљива математичка вежба. Но, то је први доказ да гравитација може постојати без масе”, закључује др Ричард Лу.
(Илустрација NASA)
(Индекс)
