Un studiu recent propune o ipoteză provocatoare. Anume că materia întunecată, componenta invizibilă a Universului a cărei existență este dedusă exclusiv din efectele sale gravitaționale, s-ar putea să nu existe deloc. Fenomenele cosmice puse până acum pe seama acestei substanțe misterioase ar putea fi explicate, de fapt, printr-un comportament diferit al gravitației la scară galactică și cosmologică, relatează Space.com, citând un articol publicat în Physical Review Letters B, informație preluată de Agerpres.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Materia întunecată rămâne una dintre cele mai mari enigme ale fizicii moderne. Deși modelele cosmologice sugerează că ar fi de aproximativ cinci ori mai abundentă decât materia obișnuită, ea nu a fost observată direct niciodată. Dacă există, nu interacționează cu lumina sau cu alte forme de radiație electromagnetică, spre deosebire de particulele care alcătuiesc atomii, stelele, planetele sau organismele vii. Din acest motiv, cercetătorii caută de decenii particule ipotetice „invizibile”, care ar putea constitui materia întunecată.
Introducerea unor particule complet noi în fizica fundamentală ar putea fi inutilă
Noua cercetare sugerează însă că introducerea unor particule complet noi în fizica fundamentală ar putea fi inutilă, dacă înțelegerea noastră asupra gravitației este incompletă la scară galactică. Aceasta este ipoteza avansată de Naman Kumar, cercetător la Institutul Indian de Tehnologie și autor al studiului.
„Misterul materiei întunecate – invizibilă, omniprezentă și centrală pentru cosmologia standard – planează asupra fizicii de zeci de ani”, a explicat Kumar pentru Phys.org. „În loc să postulăm existența unor particule noi, propun posibilitatea ca gravitația însăși să se comporte diferit la scări cosmice”.
Singura dovadă a existenței materiei întunecate este efectul său gravitațional
De fapt, singura dovadă a existenței materiei întunecate este efectul său gravitațional. Primele indicii au apărut atunci când astronomii au observat că galaxiile se rotesc mult mai rapid decât ar permite masa materiei vizibile. Conform legilor gravitației clasice, aceste galaxii ar fi trebuit să se destrame de mult, dacă nu ar fi existat o masă suplimentară invizibilă care să le țină unite.
Un alt argument major provine din fenomenul de lentilă gravitațională, prin care lumina este deviată de câmpurile gravitaționale ale obiectelor masive. În numeroase cazuri, devierea observată este mult prea puternică pentru a fi explicată doar de materia vizibilă, ceea ce a dus la concluzia că galaxiile sunt înconjurate de halouri extinse de materie întunecată.
Gravitația urmează o „lege a inversului pătratului”
Tocmai acest fapt – că materia întunecată este dedusă exclusiv din efectele sale gravitaționale – deschide calea unor teorii alternative, bazate pe modificarea legilor gravitației.
Pentru a testa această idee, Kumar a analizat gravitația din perspectiva teoriei cuantice a câmpului, concentrându-se pe scări foarte mari, asociate domeniului infraroșu. Abordarea sa presupune că constanta gravitațională a lui Newton, „G”, nu este neapărat aceeași la toate scările.
„Rezultatul este un argument teoretic solid pentru un scenariu în care intensitatea efectivă a gravitației se modifică subtil pe distanțe galactice”, susține cercetătorul.
În forma sa clasică, gravitația urmează o „lege a inversului pătratului”: forța scade proporțional cu pătratul distanței față de sursă. Kumar a identificat însă un potențial gravitațional care se abate de la această regulă, ducând la o dependență de tip 1/r la distanțe foarte mari. Un asemenea comportament ar putea explica vitezele de rotație ale galaxiilor fără a apela la halouri de materie întunecată.
Rotația galaxiilor ar putea fi explicată fără materia întunecată
„Aceste rezultate indică faptul că rotația galaxiilor ar putea fi explicată fără a invoca o componentă dominantă de materie întunecată rece”, afirmă Kumar.
Dat fiind că materia întunecată ar reprezenta aproximativ 85% din toată materia Universului, eliminarea ei din modelele cosmologice ar avea consecințe majore. Totuși, autorul susține că teoria sa este compatibilă cu observațiile despre Universul timpuriu.
„În primele etape ale Universului – în perioada radiației cosmice de fond și a formării structurilor – orice modificare a gravitației trebuie să fi fost extrem de mică, pentru a nu contrazice datele cosmologice de mare precizie”, explică el. „În cadrul infraroșu, aceste corecții cresc lent în timp și cu scara, devenind relevante abia în epoci târzii și la dimensiuni foarte mari”.
Materia întunecată ar putea fi, de fapt, o manifestare subtilă a gravitației însăși
Următoarea etapă va fi testarea teoriei prin comparație cu observații detaliate ale lentilelor gravitaționale și ale roiurilor de galaxii, considerate în prezent dovezi-cheie pentru existența materiei întunecate.
„Lucrarea mea propune o nouă perspectivă: ceea ce numim materie întunecată ar putea fi, de fapt, o manifestare subtilă a gravitației însăși”, conchide Kumar. „Deși această abordare nu înlocuiește încă complet materia întunecată în modelul cosmologic standard, ea sugerează că gravitația ar putea ascunde o complexitate mai mare decât am presupus și invită la o reevaluare a originii acestor efecte”.
