¿Qué es la gravedad sin masa? Ambos El revolucionario de Newton leyes que describen su efecto universal y la propuesta de Einstein de un espacio-tiempo con hoyuelos, pensamos que la gravedad está exclusivamente dentro del dominio de la materia.

Ahora, un nuevo estudio sugiere que la gravedad puede existir sin masa, eliminando convenientemente la necesidad de una de las sustancias más esquivas de nuestro Universo: la materia oscura.

La materia oscura es una masa hipotética e invisible que se cree que representa el 85% de la masa total del Universo. Diseñado originalmente para cuenta de galaxias mantenerse unidos bajo rotación de alta velocidad aún no se ha observado directamente, lo que lleva a los físicos a proponer todo tipo de ideas por ahí para evitar invocar este material esquivo como una forma de tapar lagunas en las teorías actuales.

La última propuesta en este sentido proviene del astrofísico Richard Lieu de la Universidad de Alabama en Huntsville, quien sugirió que en lugar de que la materia oscura une galaxias y otros cuerpos, el Universo puede contener finas capas en forma de concha de «defectos topológicos» que dan lugar a la gravedad sin ninguna masa subyacente.

Lieu empezó a intentar encontrar otra solución al problema. Ecuaciones de campo de Einsteinque relacionan la curvatura del espacio-tiempo con la presencia de materia en su interior.

Como Einstein describió en su teoría de 1915 relatividad general, el espacio-tiempo se deforma alrededor de haces de materia y corrientes de radiación en el Universo, dependiendo de su energía y momento. Esta energía está, obviamente, relacionada con la masa en la famosa ecuación de Einstein: E=mc^dos.

Así, la masa de un objeto está ligada a su energía, que curva el espacio-tiempo – y esta curvatura del espacio-tiempo es lo que Einstein describió como gravedadun nivel más sofisticado que la aproximación de la gravedad realizada por Newton en el siglo XVII como fuerza entre dos objetos con masa. En otras palabras, la gravedad parece indisolublemente ligada a la masa.

No es así, postula Lieu.

En su trabajo, Lieu comenzó a resolver una versión simplificada de las ecuaciones de campo de Einstein que permiten una fuerza gravitacional finita en ausencia de masa detectable. Él dice sus esfuerzos fueron «impulsados ​​por mi frustración con el status quo, es decir, la noción de la existencia de materia oscura, a pesar de la falta de evidencia directa durante todo un siglo».

La solución de Lieu consiste en defectos topológicos en forma de concha que pueden ocurrir en regiones muy compactas del espacio con una densidad de materia muy alta.

Estos conjuntos de capas concéntricas contienen una fina capa de masa positiva incrustada dentro de una capa exterior de masa negativa. Las dos masas se cancelan entre sí, por lo que la masa total de las dos capas es exactamente cero. Pero cuando una estrella se encuentra en esta capa, experimenta una gran fuerza gravitacional que la arrastra hacia el centro de la capa.

«La afirmación de mi artículo es que al menos las conchas que postula no tienen masa», dijo Lieu dice. Si estas controvertidas sugerencias tienen algún peso, «no hay necesidad de perpetuar esta búsqueda aparentemente interminable de materia oscura», dijo Lieu. él añade.

La siguiente pregunta, entonces, es cómo confirmar o refutar los caparazones que propuso Lieu a través de observaciones.

“La creciente frecuencia de avistamientos de galaxias con anillos y capas en el Universo evidencia el tipo de fuente que se propone aquí”, Lieu escribe en tu periódico. Aunque admite que la solución propuesta es “muy sugerente” y no puede, por sí sola, desacreditar la hipótesis de la materia oscura.

«Podría ser, en el mejor de los casos, un ejercicio matemático interesante», afirmó Lieu concluye. “Pero es la primera [mathematical] prueba de que la gravedad puede existir sin masa».

El estudio fue publicado en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.