Астрономы из Университета Алабамы в Хантсвилле предложили альтернативную теорию гравитации, по которой гравитация может существовать без массы. Согласно результатам исследования, опубликованного в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS), это позволяет уменьшить количество темной материи, требуемой для объяснения поведения небесных объектов.
Ученые предполагают, что дополнительная гравитация, необходимая для удержания галактик внутри скоплений, может быть объяснена топологическими дефектами, возникшими во время фазового перехода в ранней Вселенной. Топологические дефекты представляют собой очень компактные области пространства с высокой плотностью материи. К ним относят линейные структуры, такие как космические струны, хотя возможны и двумерные структуры, называемые сферическими оболочками.
Оболочки состоят из тонкого внутреннего слоя положительной массы и тонкого внешнего слоя отрицательной массы, при этом общая масса оболочки равна нулю. Если звезда лежит на этой оболочке, то она испытывает гравитационную силу, притягивающую ее к центру структуры. Поскольку гравитация связана с искривлением пространства-времени, она позволяет объектам взаимодействовать друг с другом независимо от того, имеют они массу или нет. Так, безмассовые фотоны испытывают гравитационное воздействие, в результате чего происходит искривление луча света.
Набор концентрических оболочек составляет галактику или скопление галактик искривляет луч света к центру крупномасштабной структуры, а совокупный эффект от прохождения через множество оболочек имитирует присутствие большого количества темной материи
Однако авторы отмечают, что исследование не решает проблему формирования структур и требует дополнительных наблюдений для подтверждения или опровержения предложенной гипотезы. Один из интересных вопросов заключается в том, были ли оболочки изначально плоскостями или даже прямыми струнами, которые были скручены из-за углового момента.