Primera prueba de que la gravedad puede existir sin masa

Un astrofísico ha descrito, por primera vez, cómo puede existir la gravedad sin masa, proporcionando una teoría alternativa que potencialmente podría mitigar la necesidad de materia oscura.

La materia oscura es una forma hipotética de materia emitida por efectos gravitacionales que no puede explicarse mediante la relatividad general a menos que haya más materia presente en el universo de la que se puede ver. Sigue siendo prácticamente tan misterioso como lo era hace casi un siglo, cuando el astrónomo holandés Jan Oort lo sugirió por primera vez en 1932 para explicar el llamado «falta de masa» necesario para que cosas como las galaxias se agrupen.

«Mi inspiración vino de mi búsqueda de otra solución a las ecuaciones del campo gravitacional de la relatividad general (cuya versión simplificada, aplicable a las condiciones de las galaxias y cúmulos de galaxias, se conoce como ecuación de Poisson), que proporciona una fuerza gravitacional finita en el ausencia de masa detectable», afirma es una declaración El profesor Richard Lieu, de la Universidad de Alabama en Huntsville (UAH), autor de la nueva investigación, publicada en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.

“Esta iniciativa, a su vez, está motivada por mi frustración con el status quo, es decir, la noción de la existencia de materia oscura. a pesar de la falta de evidencia directa durante todo un siglo.

El investigador afirma que el «exceso» de gravedad necesario para mantener unida una galaxia o un cúmulo podría deberse a conjuntos concéntricos de defectos topológicos en forma de capas en estructuras que se encuentran comúnmente en todo el cosmos y que probablemente se crearon durante el comienzo del universo, cuando se produjo una transición de fase. Una transición de fase cosmológica es un proceso físico en el que el estado general de la materia cambia en su conjunto en todo el universo.

«Actualmente no está claro qué forma precisa de transición de fase en el universo podría dar lugar a defectos topológicos de este tipo», afirma Lieu.

«Los efectos topológicos son regiones del espacio muy compactas con una densidad de materia muy alta, generalmente en forma de estructuras lineales conocidas como cuerdas cósmicas. aunque también son posibles estructuras 2D como capas esféricas.

«Las capas en mi artículo consisten en una delgada capa interna de masa positiva y una delgada capa externa de masa negativa; la masa total de ambas capas (que es todo lo que se puede medir en términos de masa) es exactamente cero, pero cuando una La estrella está por encima de esta capa. Experimenta una gran fuerza gravitacional que lo atrae hacia el centro de la capa.

Como la fuerza gravitacional implica fundamentalmente la deformación del propio espacio-tiempo, permite que todos los objetos interactúen entre sí, tengan masa o no. Se ha confirmado, por ejemplo, que los fotones sin masa sufren efectos gravitacionales de los objetos astronómicos.

«La curvatura gravitacional de la luz por un conjunto de capas concéntricas singulares que constituyen una galaxia o cúmulo Esto ocurre porque un rayo de luz se desvía ligeramente hacia adentro. (es decir, hacia el centro de la estructura a gran escala, o conjunto de capas) al pasar a través de una capa», dice Lieu.

“El efecto general de atravesar muchas capas es una desviación total finita y mensurable que imita la presencia de una gran cantidad de materia oscura, muy similar a la velocidad de las órbitas estelares.

«Tanto la curvatura de la luz como las velocidades orbitales estelares son los únicos medios por los cuales se puede medir la fuerza del campo gravitacional en una estructura a gran escala, ya sea una galaxia o un cúmulo de galaxias. La afirmación en mi artículo es que al menos menos las capas que postula no tienen masa. Por tanto, no hay necesidad de perpetuar esta búsqueda aparentemente interminable de materia oscura.«.

Las preguntas para futuras investigaciones probablemente se centrarán en cómo se forma una galaxia o un cúmulo a través de la alineación de estas capas, así como en cómo evolucionan las estructuras.

«Este artículo no intenta abordar el problema de la formación de estructuras. Un punto controvertido es si las capas inicialmente eran cuerdas planas o incluso rectas, pero el momento angular las enrolla. También está la cuestión de cómo confirmar o refutar las capas propuestas. Por supuesto, la disponibilidad de una segunda solución, aunque sea muy sugerente, no es suficiente por sí sola para desacreditar la hipótesis de la materia oscura; podría ser, en el mejor de los casos, un ejercicio matemático interesante», concluye Lieu. «Pero es la primera prueba de que la gravedad puede existir sin masa».