Физики обнаружили в уравнениях Альберта Эйнштейна возможность необычного процесса, который назвали гравитационным пересоединением. Он предполагает изменение структуры гравитационного поля, при котором энергия может переходить от гравитации к материи. Как сообщает ScienceDaily, это явление напоминает магнитное пересоединение, лежащее в основе некоторых наиболее мощных вспышек на Солнце.
Исследование провели Лука Комиссо из Колумбийского университета и Фелипе Асенхо из Университета Адольфо Ибаньеса в Чили. Учёные рассмотрели уравнения Эйнштейна с помощью другого математического подхода и обнаружили сходство между гравитацией и поведением плазмы — электрически заряженного газа. Такая связь может помочь изучать гравитационные поля в условиях, где пространство-время подвергается сильным искажениям.
В плазме магнитные линии могут растягиваться, закручиваться, а затем внезапно менять соединения. При этом запасённая магнитная энергия передаётся частицам, что приводит к мощным выбросам и вспышкам. Исследователи предположили, что сходный механизм возможен и для гравитации, однако в её описании используются не линии, а своеобразные математические «слои», поскольку пространство-время имеет четыре измерения.
Эти слои не являются физическими поверхностями, которые действительно разрываются. Их пересоединение описывает изменение математической структуры гравитационного поля и возможную передачу энергии материи. Учёные пришли к такому выводу, изучив скрытые ограничения уравнений Эйнштейна, определяющие, каким образом пространство-время может изгибаться, растягиваться и изменяться.
Работа под названием «Пересоединение гравитационных полей» опубликована в журнале Physical Review D. Для анализа исследователи использовали математическую формулировку уравнений Эйнштейна, равнозначную исходной, но похожую на уравнения плазменной физики. Такой подход позволяет выявлять допустимые свойства пространства-времени без полного выполнения сложных вычислений.
Одним из возможных направлений применения открытия учёные считают слияния чёрных дыр. Сейчас такие процессы изучают главным образом с помощью компьютерного моделирования, которое также позволяет рассчитывать возникающие гравитационные волны. Гравитационное пересоединение пока остаётся теоретическим результатом, а дальнейшие исследования должны показать, влияет ли оно на реальные астрофизические события и можно ли обнаружить его признаки в сигналах гравитационных волн.