Défauts d’espace-temps : gravité découplée de la masse

Il semble qu’il manque quelque chose dans l’univers, que les physiciens appellent la « matière noire ». Pourtant, même après un siècle de recherches, elle n’a pas été trouvée. Un nouvel article propose une hypothèse alternative, démontrant comment la gravité pourrait exister sans masse et expliquer de nombreux phénomènes attribués à la matière noire.

La relativité générale d’Einstein reste le modèle principal pour expliquer la gravité. Comme vous vous en souvenez peut-être de vos cours de physique au lycée, la gravité est la force générée par les masses qui déforment la structure de l’espace-temps. Plus la masse d’un objet est grande, plus la « dépression » dans l’espace-temps est prononcée, ce qui entraîne une force gravitationnelle plus forte.

À partir des années 1930, les astronomes ont remarqué des phénomènes déroutants. Les amas de galaxies semblaient se déplacer trop rapidement pour rester stables en se basant uniquement sur la matière visible, ce qui impliquait la présence de beaucoup plus de matière non visible.

Hypothèse de la matière noire

Cela a conduit à l’hypothèse de la matière noire, suggérant que d’énormes quantités de matière invisible imprègnent l’univers. Au fil des décennies, les observations du mouvement des étoiles au sein des galaxies et de la courbure de la lumière par les lentilles gravitationnelles ont soutenu cette idée.

Une hypothèse solide doit être testable, ce qui a incité les physiciens à concevoir de nombreuses expériences pour détecter diverses particules potentielles de matière noire. Cependant, ces efforts n’ont jusqu’à présent donné aucun résultat, poussant certains scientifiques à explorer des alternatives comme la gravité modifiée ou un « fluide sombre » remplissant le cosmos.

Le Dr Richard Lieu de l’Université de l’Alabama à Huntsville (UAH) a introduit une nouvelle théorie. Il propose que des défauts topologiques, potentiellement formés lors d’une transition de phase de l’univers primitif, pourraient influencer les objets et la lumière à proximité sans avoir de masse propre.

« Les défauts topologiques sont des régions de l’espace extrêmement compactes avec une densité de matière élevée, formant souvent des structures comme des cordes cosmiques ou des coquilles sphériques », explique Lieu. « Les coquilles dans ma théorie ont une fine couche interne de masse positive et une fine couche externe de masse négative. Combinées, leur masse totale est nulle, mais elles exercent une force gravitationnelle significative sur une étoile reposant sur la coquille, l’attirant vers le centre de celle-ci. »

Ce concept pourrait expliquer pourquoi les étoiles se déplacent plus rapidement que prévu en fonction de leur masse visible et pourquoi les galaxies et les amas maintiennent leur cohésion. Si ces coquilles forment des anneaux concentriques, elles pourraient également expliquer le comportement des lentilles gravitationnelles, qui magnifient les sources lumineuses lointaines.

Lentille gravitationnelle par des coques singulières

La lumière passant à travers des coques singulières concentriques d’une galaxie ou d’un amas est légèrement déviée vers l’intérieur, vers le centre de ces structures”, explique Lieu. “La déviation cumulative imite l’effet gravitationnel attribué à de grandes quantités de matière noire, similaire aux vitesses observées des orbites stellaires.”

Bien qu’inventer un nouveau phénomène puisse sembler spéculatif, l’idée de Lieu a un certain fondement. La masse négative, bien que cela semble être de la science-fiction, a été modélisée et même démontrée dans des fluides et des particules, où un objet recule lorsqu’il est poussé. De plus, des structures en anneau massives observées dans l’espace, qui ne sont pas facilement explicables par la matière noire, pourraient soutenir l’existence de ces défauts topologiques.

Bien que cette théorie soit intrigante, elle fait face à plusieurs défis. L’article ne détaille pas comment ces défauts se forment, comment observer ces structures de coques, ou si ce modèle peut entièrement remplacer la matière noire ou simplement en réduire la signification. Néanmoins, c’est le premier modèle suggérant que la gravité pourrait exister sans masse, ouvrant de nouvelles voies pour comprendre la formation des galaxies et des amas.

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Lisez l’article original sur :  New Atlas

En savoir plus :  New Possibilities Found for Room-Temperature Superconductivity.