Ученые из Колумбийского университета и Университета Адольфо Ибаньеса описали ранее не исследованный механизм изменения структуры гравитационных полей. Речь идет о гравитационном пересоединении — процессе, при котором меняется связность математических объектов, характеризующих поле. Результаты работы опубликованы в научном журнале Physical Review D.
Лука Комиссо и Фелипе Асенхо разработали свою концепцию, опираясь на аналогию с магнитным пересоединением. В плазме оно возникает, когда магнитные силовые линии меняют конфигурацию, высвобождая часть накопленной энергии и передавая ее заряженным частицам. Это явление, в частности, связано с возникновением солнечных вспышек.
Для исследования гравитации ученые применили особую математическую формулировку общей теории относительности, которая эквивалентна уравнениям Эйнштейна. Некоторые зависимости в ней имеют сходство с уравнениями физики плазмы. Благодаря этому исследователи смогли использовать аналогичные математические методы для изучения гравитационных процессов.
При этом между двумя явлениями есть принципиальное различие. Если при магнитном пересоединении рассматривают силовые линии в трехмерном пространстве, то в гравитационной теории объектами исследования выступают двумерные поверхности в четырехмерном пространстве-времени. Они описывают геометрическую структуру гравитационного поля.
В идеальных условиях связность таких поверхностей должна сохраняться. Однако авторы работы показали, что при нарушении определенных математических условий становится возможным 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 пригодиться при изучении астрофизических событий, сопровождающихся резкими изменениями сильных гравитационных полей. К таким явлениям относятся, например, слияния черных дыр. В дальнейшем исследователи намерены выяснить, какие особенности подобных событий можно предсказать с помощью предложенной модели и способны ли они оставлять заметные следы в сигналах гравитационных волн.
Пока работа представляет собой теоретическое исследование. Она не свидетельствует об обнаружении нового источника энергии или непосредственном наблюдении разрывов пространства-времени. Чтобы проверить практическую применимость концепции, ученым предстоит изучить конкретные астрофизические процессы и установить, какие наблюдаемые эффекты могут подтвердить их расчеты.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
