Può esistere la gravità senza massa? Un nuovo studio propone questa possibilità.
Le leggi rivoluzionarie di Newton e le teorie di Einstein convergono su un punto fondamentale: la gravità è una conseguenza della massa. Newton descriveva la gravità come una forza universale, mentre Einstein la interpretava come una deformazione dello spazio-tempo. In entrambe le visioni, senza massa non esisterebbe gravità.
Tuttavia, un recente e innovativo studio sfida questa concezione tradizionale, suggerendo che la gravità possa esistere indipendentemente dalla massa. Questo concetto elimina la necessità della materia oscura, una delle entità più sfuggenti e problematiche dell’Universo.
La materia oscura, che rappresenterebbe l’85% della massa totale dell’Universo, è stata ipotizzata per spiegare la coesione delle galassie che ruotano rapidamente. Nonostante sia invisibile e mai osservata direttamente, ha dato origine a numerose teorie nel tentativo di giustificare le anomalie gravitazionali osservate.
L’astrofisico Richard Lieu dell’Università dell’Alabama a Huntsville ha avanzato l’idea che l’Universo potrebbe contenere sottili strati di “difetti topologici” che generano gravità senza necessitare di massa. Lieu ha esplorato una soluzione alternativa alle equazioni di campo di Einstein, che collegano la curvatura dello spazio-tempo alla presenza di materia.
Secondo la teoria della relatività generale di Einstein, lo spazio-tempo si curva attorno alla materia e ai flussi di radiazioni in base alla loro energia e quantità di moto. La famosa equazione E=mc² lega l’energia alla massa, e questa relazione è ciò che piega lo spazio-tempo, generando la gravità. Questa visione sembra dunque rendere la gravità inseparabile dalla massa.
Lieu, tuttavia, propone una visione diversa. Ha risolto una versione semplificata delle equazioni di Einstein, dimostrando che è possibile ottenere una forza gravitazionale finita senza massa rilevabile. La sua motivazione è nata dalla frustrazione per la persistente ipotesi della materia oscura, che manca ancora di prove dirette dopo un secolo di ricerche.
La soluzione di Lieu prevede difetti topologici a forma di guscio che potrebbero formarsi in regioni di spazio molto dense. Questi gusci concentrici comprendono uno strato interno di massa positiva e uno strato esterno di massa negativa. Le due masse si annullano reciprocamente, risultando in una massa totale pari a zero. Tuttavia, una stella situata su uno di questi gusci sperimenterebbe una forte forza gravitazionale verso il centro del guscio.
Lieu afferma che i suoi gusci ipotizzati sono privi di massa. Se queste ipotesi si rivelassero fondate, potrebbero eliminare la necessità di continuare la ricerca della materia oscura. La sfida ora è trovare prove osservative per confermare o smentire l’esistenza dei gusci di Lieu.
Lieu sottolinea che l’aumento delle osservazioni di formazioni ad anello e a guscio di galassie potrebbe sostenere la sua teoria. Tuttavia, riconosce che la sua proposta, per quanto suggestiva, non è sufficiente a discreditare definitivamente l’ipotesi della materia oscura.
“Al massimo, potrebbe rappresentare un interessante esercizio matematico,” conclude Lieu. “Ma è la prima prova [matematica] che la gravità può esistere senza massa.” Lo studio è stato pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Di Universo7p
