Можно ли вызвать метод wait у Object вне блока synchronized

Нет, нельзя. Метод wait() должен вызываться внутри блока synchronized, иначе JVM бросит IllegalMonitorStateException. Это связано с тем, что wait() освобождает монитор объекта, а для этого поток должен сначала его захватить.

Пример с ошибкой:

Object obj = new Object();
obj.wait(); // IllegalMonitorStateException

Правильный вариант:

synchronized (obj) {
    obj.wait();
}

Без синхронизации нет гарантии, что проверка условия и вызов wait() будут атомарными, что может привести к race condition.