Может ли гравитация существовать без материи? На первый взгляд, вопрос абсурден, но, тем не менее, отрицательный ответ на него превосходно укладывается в некоторые решения уравнений относительности. И профессор Ричард Лью, известный американский астрофизик, считает, что такой гипотетический эффект может не только оказаться реальностью, но и навсегда устранить загадку тёмной материи.
От аксионов до миниатюрных цветных чёрных дыр — спектр теорий, объясняющих природу тёмной материи, огромен. Но что, если её просто не существует, а проблема лишней массы решается лишь углублением понимания феномена гравитации? Тогда загадочная невидимая субстанция является не более, чем топологической ошибкой, допущенной астрофизиками при попытке «впихнуть» фактически наблюдаемую Вселенную в прокрустово ложе ограниченных теорий.
Именно так рассудил профессор Лью, который в своей новой статье предлагает искать не тёмные барионы или крошечные чёрные дыры, а дефекты в предыдущих попытках решения уравнений гравитационного поля. И «не увековечивать этот на первый взгляд бесконечный поиск невидимой материи».
В своём исследовании учёный обратился к уравнению Пуассона — которое, в числе прочего, описывает феномен наличия силы притяжения даже там, где, казалось бы, не к чему её приложить. По его словам, почти столетие бесплодных поисков (что для науки — невероятно долгий срок) просто не оставляет другого выбора. И одной из опор для учёного стала концепция фазовых переходов вещества во Вселенной. Например, через один из них она прошла спустя одну квадриллионную секунды после зарождения, остыв настолько, что кварки начали соединяться в протоны и нейтроны.
Таких фазовых переходов — моментов резкой качественной смены эпох — во Вселенной было несколько. Как достаточно здраво предположил астрофизик, во время одного из них могли появиться те топологические дефекты, которым земная наука до сих пор пытается придумать понятное объяснение. К примеру, такие компактные области, где плотность вещества окажется аномально высокой. В случае концентрического расположения такие дефекты могли бы вступать в гравитационные взаимодействия, при этом совершенно не имея «дополнительной» массы.
«Области пространства с очень высокой плотностью обычно представляют в виде линейных структур, известных как космические струны. Но возможны и двумерные структуры — нечто вроде сферических оболочек. Они могут состоять из тонкого внутреннего слоя с положительной массой и внешнего с отрицательной. При этом их общая масса равна нулю. Но, когда звезда лежит на этой оболочке, она испытывает большую гравитационную силу, притягивающую ее к центру», — объяснил Лью.
Другими словами, такая структура будет искривлять траектории полёта фотонов (создавая гравитационные линзы), закручивать вокруг себя планеты, туманности и даже галактики — словом, обладать всеми свойствами обычной, очень тяжёлой материи. За тем исключением, что самой материи здесь не будет. Это объясняет широчайший набор наблюдаемых явлений, при этом не требует вложения миллиардов долларов в эксперименты по поиску тёмных аксионов.
В этом случае понятными становятся и некоторые гигантские космические аномалии, которым до сих пор не находилось внятных объяснений. Например — открытая недавно колоссальная космическая дуга, размером около миллиарда парсек, которая, по всем современным представлениям, вообще не должна существовать. Прав ли профессор, покажет время и новые исследования. Будем надеяться, что окончания поисков тёмной материи — успешных или же не очень — не придётся ждать сто лет.