Спустя более чем сто лет после создания общей теории относительности физики обнаружили в уравнениях Альберта Эйнштейна возможность существования «гравитационного пересоединения». Согласно исследованию, структуры гравитационных полей могут разрываться и соединяться заново, что позволяет энергии перетекать из гравитации в материю.
Работа Луки Комиссо из Колумбийского университета и Фелипе А. Асеньхо из чилийского Universidad Adolfo Ibáñez была опубликована в журнале Physical Review D. Ученые пришли к этому выводу, взглянув на уравнения Эйнштейна с новой математической точки зрения, которая выявила сходство между гравитацией и поведением плазмы — электрически заряженного газа.
Аналогия с солнечными вспышками
Механизм гравитационного пересоединения напоминает процесс магнитного пересоединения, который вызывает мощные вспышки на Солнце. В плазме линии магнитного поля могут растягиваться и скручиваться, а затем внезапно менять свои связи, высвобождая накопленную энергию и передавая её частицам.
Гравитация работает в четырехмерном пространстве-времени, поэтому её структура отличается от обычного магнитного поля. По словам Луки Комиссо, если магнитное поле можно представить в виде линий, то гравитация оперирует своего рода «листами». Когда эти математические «листы» перестраивают свои связи, происходит передача энергии в материю.
Применение в изучении черных дыр
Новый подход позволяет определять фундаментальные правила поведения гравитационных полей без необходимости проводить полные и сложные расчеты. Это особенно важно для регионов с экстремальным искажением пространства-времени, где даже мощные компьютерные симуляции бывает трудно интерпретировать.
Одним из наиболее перспективных направлений применения открытия является изучение слияния черных дыр. В такие моменты возникают колоссальные искажения пространства-времени, которые порождают гравитационные волны, фиксируемые детекторами вроде LIGO. Новые правила могут дополнить существующие модели и помочь понять, как именно распределяется энергия при таких взаимодействиях.
На данный момент гравитационное пересоединение остается теоретическим открытием. Следующим шагом ученые планируют исследовать этот процесс в конкретных астрофизических сценариях, чтобы определить, оставляют ли такие события заметные следы в сигналах гравитационных волн.
