A sötét anyag csupán fikció – erre a döbbenetes következtetésre jutott egy új tanulmány

Egy frissen publikált kutatás arra jutott, hogy az univerzum mindeddig legrejtélyesebbnek tartott anyagfajtája, a hipotetikus sötét anyag talán nem is létezik a valóságban. A sötét anyag kiiktatása a jelenlegi kozmológiai modellekből azon múlik, hogy a gravitáció nagyon másképp viselkedhet, mint ahogy azt eddig feltételeztük – állítja az új tanulmány, ami Physical Review Letters B. tudományos szakfolyóiratban jelent meg 2025.. decemberében.

A titokzatos sötét anyag kérdése már régóta foglalkoztatja az asztrofizikusokat Fotó: NASA/Space News

    A Messier 33 galaxis és egy ábra, amely Kumar infravörös futómodelljét összehasonlítja a galaktikus forgás más elméleteivel           Fotó:  Roen Kelly. M33: ESO / Space.com

Naman Kumar a tömegvonzást a kvantumtérelmélet gravitációs lencséjén keresztül és az infravörös fény hullámhosszával egyenértékű nagyon kis skálákon vizsgálta. 

A tudós nem feltételezte azt, hogy Newton gravitációs állandója változhat a különböző hosszúságskálákon. 

„Ami kiderült, ez egy meggyőző elméleti eset egy olyan forgatókönyv mellett, amelyben a gravitáció effektív ereje finoman eltolódik a galaktikus távolságok között” – írta vizsgálati eredményeiről Kumar. A gravitáció csak egy példa a fizikában az 1/r^2 "inverz négyzetes törvényre", ami azt jelenti, hogy a gravitáció erőssége a forrástól való távolság négyzetével csökken; amikor a gravitáló testtől való távolság megduplázódik, akkor ennek a gravitációja a négyszeresére gyengül. Ha a távolság megháromszorozódik, akkor a gravitációs hatás viszont már a kilencszeresére gyengül.

A gravitációs lencsehatást szemléltető ábra   Fotó: Wikimedia Commons

 Az infravörös futtatási sémáját figyelembe véve Naman Kumar egy olyan gravitációs potenciált talált, amely eltér a szokásos inverz erőtörvénytől 

és ami 1/r nagy hatótávolságú erőhöz vezet. A tudós szerint ez vezethet ahhoz, a galaxisoknál megfigyelhető forgástípushoz, amit jelenleg a sötét anyaghalóknak tulajdonítanak az asztrofizikusok. „Ezek az eredmények arra utalnak, hogy az infravörös futási forgatókönyv figyelembe veheti a galaxisok forgását anélkül, hogy azt a domináns hideg sötét anya idézné elő” – magyarázza az Indiai Műszaki Intézet kutatója.

Az új modell a sötét anyag kiiktatása ellenére is jól illeszkedik a megfigyelési adatokhoz

Mivel a jelenleg érvényes felfogás szerint a hipotetikus sötét anyag teszi ki a világegyetem anyagának mintegy 85 százalékát, magától értetődő, hogy ennek kiiktatása az általános kozmológiai modellből jelentős következményekkel járhat az univerzum szerkezetével és fejlődésével kapcsolatos eddigi ismereteinkre nézve is. Naman Kumer modellje azonban mindezek ellenére jól illeszkedik a jelenlegi megfigyelési eredményekhez.

             A Messier 33 galaxis a világegyetem versengő modelljei szerint (balra), sötétanyag-halóval (jobbra) és e titokzatos "anyag" buboréka nélkül                                     Fotó: ESO/S. Brunier / Space.com

 „A korai univerzumban – a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás keletkezésének idején és a struktúra kialakulása során – a gravitáció bármilyen változásának elég kicsinek kellett lennie ahhoz, hogy elkerülje az ütközést a precíziós kozmológiai mérésekkel” – írtja Kumar. „Az infravörös futtatási keretrendszeren belül a korrekciók lassan növekednek a léptékkel és az idővel, így megőrzik az egyezést a korai univerzumi korlátokkal, miközben csak a későbbi korszakokban és nagy léptékekben válnak relevánssá” -fűzi hozzá a dolgozatot jegyző szaktudós. Kumar infravörös tartományban futó gravitáció elmélete helyességének ellenőrzésében az lesz a következő lépés, hogy összehasonlítsa a megállapításait a gravitációs lencsehatás, valamint a galaxishalmazok dinamikájára vonatkozó mérésekkel, amelyekről jelenleg úgy gondolják, hogy ezek hátterében a sötét anyag áll.

A sötét anyag és a gravitáció titkai még megfejtésre várnak   Fotó: NASA/JPL-Caltech

 „A munkám utat nyit a sötét anyag jelenségeinek jobb megértése irányába, ami nem hiányzó részecskékként, hanem magának a gravitációnak egy finom tulajdonságaként – a skálafüggés mély következményeként a gravitáció kvantumtér-elméletében -, tekint ezekre a jelenségekre – összegezte kutatásainak konklúzióját Naman Kumar. „Bár ez a megközelítés még nem helyettesíti teljesen a sötét anyagot a kozmológiai standard modellben – különösen a részletes szerkezetképződés és a lencseadatok magyarázatában –, ám mégis rávilágít a gravitáció lehetséges rejtett komplexitására ami arra ösztönöz, hogy újraértékeljük a sötét anyag hatásainak eredetét” -hangsúlyozza az új gravitációs elmélet megalkotója.

A tanulmányt teljes terjedelmében és angol nyelven itt lehet elolvasni.

Az új dolgozat:

• megkérdőjelezi azt a kozmológiai nézetet, hogy a csillagvárosok stabil szerkezetét és a gravitációs lencsehatást a hipotetikus sötét anyag okozza,
• és a sötét anyag kiiktatásával egy olyan módosított gravitációs elméletet állít fel,
• amely szerint a sötét anyagnak betudott jelenségek hátterében a gravitáció eddig ismeretlen, galaktikus léptékű viselkedése áll.