Merész új elmélet: tömeg nélkül is létezhet gravitáció

Cambridge környékén akkoriban nem voltak ugyan almafák, de Sir Isaac Newton fejére a mítosz szerint ráesett egy alma, innen jött egy első gravitációs elmélet, a tömegvonzás. E szerint két test vonzza egymást a tömegük szorzatának megfelelő erővel, ami fordítottan arányos a köztük lévő távolság négyzetével.

Albert Einstein általános relativitáselméletében leírta, hogy a tömeg képes torzítani a téridőt, a gravitáció pedig ennek a téridőgörbületnek eredménye. 

A gravitáció mindkét elméletben szorosan összefügg a tömeggel. Már csak egy olyan tényező hiányzik, ami megmagyarázza, hogy a galaxisokat alkotó csillagok miért körben haladnak ahelyett, hogy szerteszét repülve eloszlanának. Ez a tényező a sötét anyag, ami a világegyetem tömegének 85 százalékát teszi ki, de nem tudjuk, hogy pontosan mi lehet, mert sohasem tudtuk elégséges módon megmérni és megmagyarázni.

A felvetődő elméletek között a legutóbbi és legradikálisabb Richard Lieu asztrofizikusé. Az Alabamai Egyetem munkatársa szerint a világegyetem olyan héjszerű rétegekben megjelenő topológiai hibákat tartalmaz, amelyeknek tömeg nélkül is gravitációs hatásuk van.

Tele lett a hócipője

A tudós Einstein egyszerűsített mezőegyenleteire próbált olyan megoldást találni, amely véges gravitációt eredményez kimutatható tömeg nélkül.

A status quóval szembeni frusztráció hajtott, hogy a sötét anyag létezésében gondolkodunk, annak ellenére, hogy több mint egy évszázada nincs rá közvetlen bizonyítékunk

– magyarázta Lieu.

Szerinte a topológiai hibák kozmológiai struktúrák, amelyek olyan régiókban jelennek meg, ahol különösen nagy sűrűségben van jelen az anyag. A topológiai torzulások több rétegben fekszenek egymáson: a belső réteg pozitív tömegként funkcionál, a külső negatív tömegként. A héjak összege nulla, kioltják egymást, a belső héjon belül elhelyezkedő csillagra ugyanakkor erős gravitáció hat, ami a bezárt tér közepe felé vonzza őt. Nagyban nézve ez a hatás az, ami a galaxisok szerkezetét stabilizálja.

A magyarázat feleslegessé teszi a sötét anyagot, ugyanakkor kérdés, hogy milyen módon lehet igazolni. Lieu szerint a megoldás a galaxisok gyűrűszerű formáiban keresendő. A szakember ugyanakkor elismerte, hogy mindez egy matematikai ujjgyakorlat, aminek a lényege, hogy van olyan matematikai megoldás, amiben a gravitáció független a tömegtől. Mindez még nem elég a sötétanyag-hipotézis elsöpréséhez – a megoldást még mindig megtalálhatjuk apró ősi fekete lyukakban, neutrinókban, axionokban, wimpekben vagy sötét fotonokban.

Mint ismert, csillagászok 2022 óta számoltak be a Nagy Ívről, az 1 gigaparszek méretű galaxisokból álló körkörös kozmikus struktúrákról. Hasonló volt idén januárban a hír egy olyan csillagászati felfedezésről, amely az említett ív közelében galaxisokból álló két koncentrikus gyűrűt ír le. Az 1,3 milliárd fényév és 3,3 milliárd fényév átmérőjű szerkezet a világegyetem jóval korábbi, 9,2 milliárd évvel ezelőtti állapotát tükrözi. Ezek a kozmikus struktúrák túl nagyok ahhoz, hogy a jelenlegi elméleteinkkel megmagyarázzuk őket, a tudományos ellenvélemény szerint gyakorlatilag véletlenszerű elemek halmazába látunk formákat. A tömegtől független gravitáció elmélete ezeket az égi tüneményeket is teljesen más megvilágításba helyezi.

(New Atlas, ScienceAlert, Universe Today)