Araştırmacı, yerçekiminin kütlesiz de var olabileceğini öne sürerek varsayımsal karanlık maddeye olan ihtiyacı azaltıyor

Karanlık madde, evrende görülebilenden daha fazla madde mevcut olmadığı sürece genel görelilik tarafından açıklanamayan, yerçekimi etkilerinin ima ettiği varsayımsal bir madde biçimidir. Neredeyse bir asır önce, Hollandalı gökbilimci Jan Oort’un 1932’de galaksiler gibi şeylerin bir araya toplanması için gerekli olan “kayıp kütleyi” açıklamak için ilk kez önerdiği zamanki kadar gizemli kalıyor.

Şu anda Huntsville’deki (UAH) Alabama Üniversitesi’nden Dr. Richard Lieu, bir makale yayınladı içinde Kraliyet Astronomi Topluluğunun Aylık Bildirimleri Bu, ilk kez yerçekiminin kütlesiz olarak nasıl var olabileceğini gösteriyor ve karanlık maddeye olan ihtiyacı potansiyel olarak azaltabilecek alternatif bir teori sağlıyor.

“Benim ilham kaynağım, genel göreliliğin kütleçekim alanı denklemlerine başka bir çözüm arayışımdan geldi; bu denklemin galaksilerin ve galaksi kümelerinin koşullarına uygulanabilen basitleştirilmiş versiyonu, sonlu bir kütleçekim kuvveti veren Poisson denklemi olarak bilinir. Alabama Üniversitesi Sisteminin bir parçası olan UAH’da seçkin bir fizik ve astronomi profesörü olan Lieu, “tespit edilebilir herhangi bir kütlenin yokluğunda” diyor.

“Bu girişim, statükoyla ilgili hayal kırıklığımdan, yani tam bir yüzyıl boyunca herhangi bir doğrudan kanıt bulunmamasına rağmen karanlık maddenin varlığı fikrinden kaynaklanıyor.”

Araştırmacı, bir galaksiyi veya kümeyi birbirine bağlamak için gerekli olan “fazla” yerçekiminin, bunun yerine, kozmosta yaygın olarak bulunan ve büyük olasılıkla evrenin erken dönemlerinde bir faz geçişinin meydana geldiği sırada yaratılmış olan yapılardaki eşmerkezli kabuk benzeri topolojik kusurlardan kaynaklanabileceğini ileri sürüyor. . Kozmolojik faz geçişi, maddenin genel durumunun tüm evrende birlikte değiştiği fiziksel bir süreçtir.

Lieu, “Evrende hangi kesin faz geçişi biçiminin bu tür topolojik kusurlara yol açabileceği şu anda belirsiz” diyor.

“Topolojik etkiler, genellikle kozmik sicimler olarak bilinen doğrusal yapılar biçiminde, çok yüksek madde yoğunluğuna sahip uzayın çok kompakt bölgeleridir, ancak küresel kabuklar gibi 2 boyutlu yapılar da mümkündür.

“Makalemdeki kabuklar, pozitif kütleli ince bir iç katman ve negatif kütleli ince bir dış katmandan oluşuyor; her iki katmanın toplam kütlesi -kütle açısından ölçülebilen tek şey budur- tam olarak sıfırdır, ancak bir yıldız olduğunda bu kabuğun üzerinde yatıyor ve onu kabuğun merkezine doğru çeken büyük bir çekim kuvvetine maruz kalıyor.”

Yerçekimi kuvveti temelde uzay-zamanın bükülmesini içerdiğinden, kütlesi olsun ya da olmasın tüm nesnelerin birbirleriyle etkileşime girmesini sağlar. Örneğin kütlesiz fotonların astronomik nesnelerden kaynaklanan yerçekimi etkilerine maruz kaldığı doğrulandı.

“Işığın bir galaksi veya kümeyi oluşturan bir dizi eşmerkezli tekil kabuk tarafından yerçekimsel olarak bükülmesi, bir ışık ışınının hafifçe içe doğru, yani büyük ölçekli yapının veya kabuklar kümesinin merkezine doğru saptırılmasından kaynaklanmaktadır. Lieu, “bir kabuğun içinden geçiyor” diyor.

“Birçok kabuktan geçişin toplam etkisi, yıldız yörüngelerinin hızıyla hemen hemen aynı şekilde büyük miktarda karanlık maddenin varlığını taklit eden sonlu ve ölçülebilir bir toplam sapmadır.

“Hem ışığın sapması, hem de yıldızların yörünge hızları, ister bir galaksi ister bir galaksi kümesi olsun, büyük ölçekli bir yapıdaki yerçekimi alanının gücünü ölçmenin tek yoludur. Makalemin iddiası en azından şu: öne sürdüğü kabuklar kütlesizdir. Öyleyse bu sonsuz gibi görünen karanlık madde arayışını sürdürmeye gerek yok.”

Gelecekteki araştırmalara yönelik sorular muhtemelen bu kabukların hizalanmasıyla bir galaksinin veya kümenin nasıl oluştuğuna ve ayrıca yapıların evriminin nasıl gerçekleştiğine odaklanacaktır.

“Bu makale, yapı oluşumu sorununu ele almaya çalışmıyor. Tartışmalı bir nokta, kabukların başlangıçta düzlemler mi, hatta düz sicimler mi olduğu, ancak açısal momentum onları sarsıyor. Ayrıca önerilen kabukların nasıl doğrulanacağı veya çürütüleceği sorusu da var. Tabii ki, ikinci bir çözümün varlığı, son derece düşündürücü olsa bile, tek başına karanlık madde hipotezini çürütmek için yeterli değildir; en iyi ihtimalle ilginç bir matematiksel egzersiz olabilir,” diye bitiriyor Lieu.

“Fakat bu, yerçekiminin kütle olmadan da var olabileceğinin ilk kanıtı.”