Un scientifique suggère que la gravité peut exister sans masse, réduisant ainsi le besoin d’une hypothétique matière noire | Dmshaulers

Un scientifique suggère que la gravité peut exister sans masse, réduisant ainsi le besoin d'une hypothétique matière noire

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La matière noire est une forme hypothétique de matière impliquée par des effets gravitationnels qui ne peuvent être expliqués par la relativité générale, à moins qu’il n’y ait plus de matière présente dans l’univers qu’on ne peut en voir. Cela reste presque aussi mystérieux qu’il y a près d’un siècle, lorsqu’il a été proposé pour la première fois par l’astronome néerlandais Jan Oort en 1932 pour expliquer la soi-disant « masse manquante » nécessaire pour que des choses comme les galaxies s’agglutinent.

Maintenant Dr. Richard Lieu de l’Université d’Alabama à Huntsville (UAH). a publié un article dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society cela montre, pour la première fois, comment la gravité peut exister sans masse, fournissant ainsi une théorie alternative qui pourrait potentiellement atténuer le besoin de matière noire.

“Ma propre inspiration est venue de ma recherche d’une autre solution aux équations du champ gravitationnel de la relativité générale – dont la version simplifiée, applicable aux conditions des galaxies et des amas de galaxies, est connue sous le nom d’équation de Poisson – qui donne une force gravitationnelle finie dans l’absence de toute masse détectable », explique Lieu, un éminent professeur de physique et d’astronomie à l’UAH, qui fait partie du système de l’Université d’Alabama.

“Cette initiative est une fois de plus motivée par ma frustration face au statu quo, à savoir la notion de l’existence de la matière noire malgré l’absence de preuves directes depuis un siècle entier.”

Le chercheur affirme que l'”excès” de gravité nécessaire pour lier une galaxie ou un amas pourrait plutôt être dû à des ensembles concentriques de défauts topologiques en forme de coquille dans les structures que l’on trouve couramment dans tout le cosmos, qui ont très probablement été créées au début de l’univers lorsqu’une phase une transition s’est produite. Une transition de phase cosmologique est un processus physique dans lequel l’état global de la matière change simultanément à travers l’univers.

“On ne sait pas encore exactement quel type de transition de phase dans l’univers pourrait donner lieu à des défauts topologiques de ce type”, explique Lieu.

« Les effets topologiques sont des régions très compactes de l’espace avec une très haute densité de matière, généralement sous la forme de structures linéaires appelées cordes cosmiques, bien que des structures 2D telles que des coques sphériques soient également possibles.

“Les coquilles de mon article sont constituées d’une fine couche interne de masse positive et d’une fine couche externe de masse négative ; la masse totale des deux couches – qui est tout ce qui peut être mesuré en termes de masse – est exactement nulle, mais lorsqu’une L’étoile repose sur cette coquille, elle subit une force de gravité importante qui la tire vers le centre de la coquille.

Puisque la gravité implique fondamentalement la déformation de l’espace-temps lui-même, elle permet à tous les objets d’interagir les uns avec les autres, qu’ils aient ou non une masse. Il a par exemple été confirmé que les photons sans masse subissent les effets gravitationnels des objets astronomiques.

“La courbure gravitationnelle de la lumière par un ensemble de coquilles simples concentriques comprenant une galaxie ou un amas résulte du fait qu’un faisceau lumineux est légèrement dévié vers l’intérieur, c’est-à-dire vers le centre de la grande structure ou de l’ensemble de coquilles, lorsqu’il traverse une coquille.” note le Lieu.

“La somme totale de l’effet du passage à travers de nombreuses coquilles est une déviation totale limitée et mesurable, qui imite la présence d’une grande quantité de matière noire de la même manière que la vitesse des orbites stellaires.

“La déviation de la lumière et les vitesses orbitales des étoiles sont les seuls moyens permettant de mesurer la force du champ gravitationnel dans une structure à grande échelle, qu’il s’agisse d’une galaxie ou d’un amas de galaxies. L’affirmation de mon article est que, à du moins, les coquilles qu’il suggère sont sans masse. Il n’y a aucune raison de perpétuer cette recherche apparemment sans fin de matière noire.

Les questions des recherches futures porteront probablement sur la façon dont une galaxie ou un amas est formé par l’alignement de ces coquilles, ainsi que sur la façon dont se produit l’évolution des structures.

“Cet article ne tente pas d’aborder le problème de la formation de la structure. Un point de discorde est de savoir si les coques étaient à l’origine des avions ou même des cordes droites, mais le moment cinétique les déroule. Il y a aussi la question de savoir comment confirmer ou infirmer les coques proposées. Grâce à des observations dédiées, la disponibilité d’une autre solution, bien que hautement suggestive, n’est pas suffisante en soi pour discréditer l’hypothèse de la matière noire – au mieux, cela pourrait être un exercice mathématique intéressant”, conclut Lieu.

“Mais c’est la première preuve que la gravité peut exister sans masse.”

Plus d’information:
Richard Lieu, La liaison des structures cosmologiques par des défauts topologiques sans masse, Avis mensuels de la Royal Astronomical Society (2024). DOI : 10.1093/mnras/stae1258

Informations sur la revue :
Avis mensuels de la Royal Astronomical Society


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