تعد الجاذبية عديمة الكتلة تفسيرًا جديدًا للفشل في اكتشاف المادة المظلمة

تفسير جديد لسبب عدم اكتشافنا للمادة المظلمة يقترح أنها غير موجودة. بدلًا من ذلك، يعتقد المؤلف أننا أسيء فهم الجاذبية. لم يكن هو أول من اقترح ذلك، لكن المخطط الجديد للجاذبية بدون كتلة الناتج عن العيوب الطوبولوجية في الزمكان كان مبتكرًا بشكل خاص.

تم اقتراح المادة المظلمة لأول مرة في عام 1932 بناءً على ملاحظة أن المجرات تتحرك على طول مسارات تتوافق مع كتل أكبر من مجموع نجومها وغازاتها. ما بدأ بعدد قليل من القياسات المدهشة ازدهر. من المؤكد أن التفسيرات البسيطة، مثل التقليل من عدد النجوم، تفشل.

لقد تم اقتراح مجموعة واسعة من الخيارات حول ماهية المادة المظلمة، بدءًا من الثقوب السوداء البدائية وحتى الجسيمات دون الذرية. حتى الآن، لم نعثر على شيء سوى كواكب مارقة وثقوب سوداء ذات كتلة بين النجوم. ولا يمكن لكل واحد منهم أن يمثل سوى جزء صغير من النسبة المئوية لما هو مفقود.

وقد دفع هذا بعض علماء الفيزياء إلى التساؤل عما إذا كنا قد أخطأنا في فهم الأمر. ربما لا توجد مادة مظلمة، بل بدلاً من ذلك، تعمل الجاذبية بشكل مختلف أكبر مما نعتقد. وقد جذبت نسخة من هذا، المعروفة باسم ديناميكيات نيوتن المعدلة (MOND)، بعض الاهتمام، ولكنها أثبتت أنها أكثر شعبية بين المعلقين عبر الإنترنت مقارنة بالفيزيائيين، الذين يعتبرونها بشكل عام غير محتملة إلى حد كبير.

لقد بحث البروفيسور ريتشارد ليو من جامعة ألاباما في هانتسفيل في هذا الوضع من خلال جاذبيته، معتقدًا أنه يمكن أن يكون بلا كتلة. إذا كان على حق، فإن ذلك سيقلب الكثير من علم الكونيات رأسًا على عقب، ويجعل البحث عن المادة المظلمة منعطفًا محرجًا في مسيرة العلم مثل الفلوجستون. ومع ذلك، لا يزال أمامها طريق طويل جدًا قبل أن تحظى بالمصداقية على نطاق واسع، ناهيك عن كونها محتملة.

يقترح ليو أن العيوب الطوبولوجية قد نشأت في الزمكان بعد وقت قصير من الانفجار الكبير.

وقال ليو: “التأثيرات الطوبولوجية هي مناطق مضغوطة للغاية من الفضاء ذات كثافات عالية جدًا من المادة، وعادةً ما تكون على شكل هياكل خطية تسمى الأوتار الكونية، ولكن الهياكل ثنائية الأبعاد مثل الأصداف الكروية ممكنة أيضًا”. تقرير.

“تحتوي الأغلفة الموجودة في ورقتي على طبقة داخلية رقيقة من الكتلة الموجبة وطبقة خارجية رقيقة من الكتلة السالبة؛ الكتلة الإجمالية للطبقتين – وكلها قابلة للقياس من حيث الكتلة – هي صفر تمامًا، لكن النجم يتعرض لضغط هائل”. تعمل الجاذبية على هذه القشرة، وتسحبها نحو مركز القشرة.”

القوة هنا لها قوة تساوي معكوس المسافة، وليس مع المربع العكسي للمسافة، وهو ما ينطبق بموجب قانون نيوتن للجاذبية. لم يتم إثبات ما إذا كان هذا ممكنًا فيزيائيًا، لكن ليو يقول إنه يعمل رياضيًا.

يقترح ليو أنه عندما يمر الضوء عبر جسم مثل مجرة ​​في عدسة الجاذبية، فإنه ينحني قليلاً إلى الداخل عن طريق المرور عبر هذه الأصداف. لا يمكن تمييز هذا المنحنى عما يمكن أن يحدث إذا كان هناك المزيد من الكتلة التي تسحبه. وينطبق الشيء نفسه على حركات النجم حول مركز الكتلة المجرية.

وكما يشير ليو، نظرًا لأن هاتين الظاهرتين أساسيتان لاعتقادنا بوجود المادة المظلمة، فإن وجود عملية بديلة لأي منهما من شأنه أن يجعل المادة المظلمة زائدة عن الحاجة.

من ناحية أخرى، فإن فكرة وجود قذائف ذات كتلة موجبة وسالبة على كل جانب غير مثبتة بالتساوي، ومن الصعب تفسير سبب وجودها.

يقترح ليو أن تكون هذه العيوب مرتبط بـ “تحول الطور الكوني” في الكون المبكر، حيث خضع الكون بأكمله لتغير طوري للمادة.

وقال ليو: “لقد جاء إلهامي من بحثي عن حل آخر لمعادلات مجال الجاذبية في النسبية العامة”. وهذا يمكن أن يمنحه “قوة جاذبية محدودة في غياب أي كتلة يمكن اكتشافها”.

ولأن اقتراح ليو يتطلب أشياء كثيرة، فليس لدينا دليل مباشر على المادة المظلمة، ناهيك عن دليل واحد. يعترف الباحث نفسه: “إن الشكل الدقيق للانتقال الطوري في الكون الذي يؤدي إلى هذه الأنواع من العيوب الطوبولوجية غير واضح حاليًا”.

وقد اقترح بعض الخطوات المحتملة، على سبيل المثال، أن القنابل كانت ذات يوم طائرات أو خيوط مستقيمة. ومع ذلك، يبدو كل شيء الآن مؤقتًا تقريبًا أفلاك التدوير وقد شرح علماء الفلك البطالمة مدارات الكواكب.

ومع ذلك، دفاعًا عن فرضيته، قد يشير ليو إلى أن الفكرة جديدة بما يكفي بحيث لم يبحث أحد عن الأدلة ذات الصلة. ومن ناحية أخرى، تم تخصيص مليارات الدولارات وبعض أفضل العقول في جيلنا للبحث غير الناجح عن المادة المظلمة.

وأضاف ليو: “كانت هذه المبادرة مدفوعة بإحباطي بشأن وجود المادة المظلمة، على الرغم من عدم وجود دليل مباشر على مدار قرن كامل”.

وخلص ليو إلى القول: “بالطبع، فإن توفر الحل الثاني، على الرغم من أنه موحٍ للغاية، لا يكفي لتشويه سمعة فرضية المادة المظلمة – فقد يكون تمرينًا رياضيًا مثيرًا للاهتمام”. “لكن هذا دليل على أن الجاذبية يمكن أن توجد بدون كتلة في المقام الأول.”

تم نشر الاقتراح الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.