Materia întunecată s-ar putea să nu existe! De circa 30 de ani o mică parte a comunităţii ştiinţifice susţine că ar trebui modificată legea gravitaţiei – adică modul în care calculăm interacţiunea gravitaţională. O analiză efectuată asupra a 150 de galaxii arată cum că aşa ceva ar fi posibil.

Materia întunecată este unul dintre cele mai mari mistere ale fizicii actuale; aceasta ar trebui să fie materia dominantă în Univers, dar, cum nu emite lumină şi nici nu interacţionează (decât prin gravitaţie) cu materia normală ar fi invizibilă! De ce se crede că ar exista o astfel de materie? Totul pleacă de la măsurarea cu precizie a vitezei de rotaţie ale stelelor în periferia galaxiilor – această viteză depinde de atracţia gravitaţională exercitată de materia din galaxie. Aplicând deci legea gravitaţiei pe care o cunoaştem – cea descoperită de Newton acum câteva sute de ani – şi ţinând cont de materia cunoscută din galaxii (stele, planete, praf, gaz, găuri negre) se poate calcula această viteză. Când însă o comparăm cu viteza măsurată vedem cum că cea calculată este mult mai mică decât cea măsurată, mai ales în periferia galaxiilor! Din acest motiv mare parte a oamenilor de ştiinţă sunt convinşi că în galaxii există mult mai multă materie decât cea pe care o vedem – aceasta a căpătat numele de materie întunecată. Se crede că ar fi compusă din particule asemănătoare cu cele pe care le cunoaştem, însă care până în prezent nu au fost descoperite, în ciuda experimentelor la acceleratoarele de particule dar şi în laboratoarele subterane care caută aceste noi particule.

Experimentele continuă – cu acceleratoare din ce în ce mai performante dar şi cu detectoare de particule din ce în ce mai sensibile.

Între timp însă, o parte a comunităţii oamenilor de ştiinţă crede că vina nu este a unei materii invizibile, ci a formulei pe care o folosim pentru a calcula forţa de atracţie gravitaţională, cea pe care toţi o studiem la şcoală. Susţin aceşti cercetători că la distanţe enorme precum cele din galaxii formula reală ar trebui modificată (există şi modele care modifică legea gravitaţiei la distanţe extrem de mici) – este vorba despre aşa-numitele modele MOND (MOdified Newtonian Dynamics). În cadrul acestor modele forţa de atracţie gravitaţională este calculată pe baza unei formule care poate avea mai mulţi termeni, ce depind de distanţe, de exemplu. Există mai multe modele de acest tip.

Recent, un grup de cercetători a testat un astfel de model asupra a circa 150 de galaxii. Modelul testat are un termen în plus, EFE (the External Field Effect), care nu există nici în teoria lui Newton nici în cea a lui Einstein (relativitatea generală – care, trebuie adăugat, nu rezolvă problema materiei întunecate), care face ca forţa de atracţie gravitaţională să depindă nu doar de masa obiectului studiat ci de masa întregii materii din Univers.

Grupul de cercetători, care a publicat rezultatele acestui studiu într-un articol în The Astrophysical Journal, a analizat curbele de rotaţie a 153 de galaxii; datele folosite erau din baza de date Spitzer Photometry and Accurate Rotation Curves (SPARC). Analizând aceste date au obţinut dovezi cum că EFE ar putea fi un efect real, întrucât existau diferenţe între galaxiile ce se află într-un câmp extern puternic faţă de cele într-un câmp extern mai puţin intens.

Evident la ora actuală aceasta este doar o ipoteză – încă nu putem fi siguri că nu este nevoie de materia întunecată. Universul este compus din sute de miliarde de galaxii! Totuşi, rezultatul este interesant, întrucât arată cum că pe lângă căutarea intensivă a unor noi tipuri de particule este utilă şi o cercetare a unei posibile noi teorii a gravitaţiei, exact ceea ce fac autorii acestui articol care aplica formulele MOND asupra datelor experimentale astronomice.

[Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe]