Исследователи выдвинули теорию гравитационного пересоединения, способного влиять на передачу энергии и импульса между гравитационным полем и веществом.
Ученые из Колумбийского университета и Университета Адольфо Ибаньеса описали новый механизм изменения структуры гравитационных полей. Это связано с гравитационным пересоединением — процессом, при котором изменяется связность математических объектов, представляющих поле. Результаты исследования были опубликованы в журнале Physical Review D.
Лука Комиссо и Фелипе Асенхо создали свою концепцию, основываясь на аналогии с магнитным пересоединением. В плазме оно возникает, когда магнитные силовые линии изменяют свою конфигурацию, высвобождая часть накопленной энергии и передавая её заряженным частицам. Это явление, в частности, связано с появлением солнечных вспышек.
Для изучения гравитации ученые применили специализированную математическую формулировку общей теории относительности, эквивалентную уравнениям Эйнштейна. Некоторые зависимости в ней имеют сходство с уравнениями физики плазмы. Это позволило исследователям использовать аналогичные математические методы для анализа гравитационных процессов.
При этом между двумя явлениями существует принципиальное различие. Если в магнитном пересоединении рассматриваются силовые линии в трехмерном пространстве, то в гравитационной теории объектами исследования являются двумерные поверхности в четырехмерном пространстве-времени. Они описывают геометрическую структуру гравитационного поля.
В идеальных условиях связность таких поверхностей должна оставаться неизменной. Однако авторы исследования продемонстрировали, что при нарушении определенных математических условий возможно их пересоединение. Физики также вывели количественные характеристики скорости этого процесса и изучили, как он может влиять на передачу энергии и импульса между гравитационным полем и материей.
Новая теория может оказаться полезной при анализе астрофизических событий, связанных с резкими изменениями сильных гравитационных полей. К таким явлениям относятся, например, слияния черных дыр. В будущем исследователи планируют выяснить, какие особенности подобных событий можно предсказать с помощью предложенной модели и могут ли они оставлять заметные следы в сигналах гравитационных волн.
На данный момент работа представляет собой теоретическое исследование. Она не указывает на обнаружение нового источника энергии или непосредственное наблюдение разрывов пространства-времени. Чтобы проверить практическую применимость концепции, ученым необходимо изучить конкретные астрофизические процессы и определить, какие наблюдаемые эффекты могут подтвердить их расчеты.
Фото: hi-tech.mail.ru