Yeni Çalışma Kütleçekiminin Kütle Olmadan da Var Olabileceğini İleri Sürüyor!

Kütle olmadan kütleçekiminin anlamı nedir? Hem Newton'un onun evrensel etkisini tanımlayan devrimci yasaları hem de Einstein'ın kütleli cisimlerin uzay-zamanı büktüğü önerisi, kütleçekimini yalnızca maddenin alanında düşünmemize yol açıyor.

Ancak, kütleçekiminin kütle olmadan var olabileceğini öne süren Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dergisinde yayınlanan yeni bir çalışma, evrenimizdeki en ulaşılmaz maddelerden biri olan karanlık maddenin gerekliliğini ortadan kaldırıyor.^[1]

Karanlık madde, evrenin toplam kütlesinin yüzde 85'ini oluşturduğu düşünülen, varsayımsal, görünmez bir kütledir. Başlangıçta galaksilerin yüksek hızda dönerken bir arada kalmasını açıklamak için tasarlanan bu kavram, henüz doğrudan gözlemlenememiştir. durum, fizikçileri mevcut teorilerdeki boşlukları doldurmak için bu ele geçirilmesi zor maddeyi öne sürmekten kaçınarak çok çeşitli sıra dışı fikirler önermeye yöneltmiştir.

Alabama Üniversitesi Huntsville'den astrofizikçi Richard Lieu, karanlık maddenin galaksileri ve diğer cisimleri bir arada tutması yerine, evrenin herhangi bir kütle olmaksızın kütleçekimine yol açan ince, kabuk benzeri “topolojik kusur” (İng: topological defects) katmanları içerebileceğini öne sürüyor.

Lieu, uzay-zamanın eğriliğini içindeki maddenin varlığına bağlayan Einstein'ın alan denklemlerine başka bir çözüm bulmaya çalıştı. Einstein'ın 1915’te geliştirdiği genel görelilik teorisinde açıkladığı üzere, uzay-zaman, evrendeki madde yığınları ve radyasyon akımları etrafında, bunların enerji ve momentumlarına bağlı olarak bükülür. Bu enerji elbette, Einstein'ın ünlü denklemi $E=m{c}^2$'deki gibi, kütleyle ilişkilidir. Yani bir nesnenin kütlesi, uzay-zamanı büken enerjisine bağlıdır. Uzay-zamanın bu eğriliği, Einstein'ın kütleçekimi olarak tanımladığı şeydir. Newton, 17. yüzyılda kütleçekimini kütlesi olan iki nesne arasındaki bir kuvvet olarak tanımlasa da özünde kütleçekimi, ayrılmaz bir şekilde kütleye bağlı gibi görünüyor.

Ancak, Lieu'ya göre durum böyle değil. Lieu, çalışmalarında tespit edilebilir herhangi bir kütle olmadığında sonlu bir yerçekimi kuvvetine izin veren Einstein alan denklemlerinin basitleştirilmiş bir versiyonunu çözmeye çalıştı. Lieu, çabalarının itici gücünün karanlık maddenin varlığının bir asır boyunca herhangi bir doğrudan kanıt olmamasına rağmen kabul edilmesinden duyduğu hayal kırıklığı olduğunu söylüyor.

Lieu'nun çözümü, çok yüksek madde yoğunluğuna sahip çok kompakt uzay bölgelerinde meydana gelebilecek kabuk şeklindeki topolojik kusurları temel alıyor. Bu eş merkezli kabuklarda, negatif kütleli bir dış katmanın içine gizlenmiş pozitif kütleli ince bir katman bulunuyor yani kütle sıfır oluyor. Ancak bir yıldız bu kabuk üzerine geldiğinde, onu kabuğun merkezine doğru çeken büyük bir kütleçekimi kuvveti deneyimler. Lieu, şöyle söylüyor:

Makalemin öne sürdüğü şey, en azından önerdiği kabukların kütlesiz olduğudur. Eğer bu tartışmalı öneriler doğru çıkarsa o zaman karanlık madde için yapılan ve bir türlü sonuç vermeyen araştırmaları sürdürmeye gerek kalmayacak.

Lieu makalesinde, önerdiği kabukların gözlemler yoluyla nasıl doğrulanacağını veya yanlışlanacağını şöyle anlatıyor:

Evrende halka ve kabuk benzeri galaksi oluşumlarının görülme sıklığının artması, burada önerilen türde bir şeyin varlığına kanıt sağlıyor.

Lieu, önerdiği çözümün "oldukça önerici" olduğunu belirtse de bunun tek başına karanlık madde hipotezini çürütemeyeceğini de kabul ediyor ve son olarak şöyle ekliyor:

Bu makale, en iyi ihtimalle ilginç bir matematiksel egzersiz olabilir ancak kütleçekiminin kütle olmadan da var olabileceğinin ilk matematiksel kanıtıdır.