PRD: теория Эйнштейна помогла физикам описать новый процесс в гравитации

Физики из Колумбийского университета и Университета Адольфо Ибаньеса предложили теорию гравитационного пересоединения. Она описывает возможное изменение связности математических структур, характеризующих гравитационное поле. Такой процесс способен влиять на обмен энергией и импульсом между полем и веществом. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review D.

Авторы работы Лука Комиссо и Фелипе Асенхо разработали концепцию, опираясь на аналогию с магнитным пересоединением в плазме. При этом явлении магнитные силовые линии меняют свою конфигурацию, в результате чего часть энергии поля передается частицам. Подобный механизм, в частности, лежит в основе некоторых процессов, происходящих во время солнечных вспышек.

Для исследования ученые применили особую математическую формулировку общей теории относительности, которая эквивалентна уравнениям Эйнштейна. Некоторые зависимости в ней схожи с соотношениями, используемыми для описания плазмы. Это позволило исследователям использовать аналогичные методы анализа.

При этом гравитационное пересоединение отличается от магнитного. В первом случае речь идет не о привычных линиях в трехмерном пространстве, а о двумерных полевых поверхностях в четырехмерном пространстве-времени. Они представляют собой математические объекты, описывающие структуру поля.

При идеальных условиях связность таких поверхностей остается неизменной. Исследователи показали, как нарушение этого условия может привести к пересоединению, рассчитали характеристики его скорости и изучили возможное влияние на передачу энергии и импульса.

Новая теория может помочь в изучении процессов, сопровождающихся сильными и быстро меняющимися гравитационными полями, в том числе слияний черных дыр. Ученые намерены выяснить, какие особенности подобных событий можно будет предсказывать с помощью разработанного подхода и способны ли они проявляться в сигналах гравитационных волн.

Ранее группа исследователей из Китайской академии наук провела эксперимент, в ходе которого удалось получить светящееся плазменное образование, сохранявшее свою структуру на протяжении времени, заметно превышающего длительность породившего его импульса. Подробнее об этом читайте в материале Общественной службы новостей