Wissenschaftler der Columbia University (USA) und der Universidad Adolfo Ibáñez (Chile) sind zu dem Schluss gekommen, dass Gravitationsfelder unter bestimmten Bedingungen in der Lage sind, aufzubrechen und sich dann wieder zu verbinden, wobei sie eine enorme Menge an Energie freisetzen. Dies berichtet RBK-Ukraine unter Bezugnahme auf eine Arbeit, die in der wissenschaftlichen Fachzeitschrift Physical Review D veröffentlicht wurde. Die Entdeckung wurde im Zuge einer Überarbeitung der vor über einem Jahrhundert aufgestellten Gleichungen von Albert Einstein gemacht und stellt eines der auffälligsten theoretischen Ergebnisse auf dem Gebiet der allgemeinen Relativitätstheorie in jüng Zeit dar.
Überarbeitung von Einsteins Gleichungen: neue Variablen, alte Gesetze
Albert Einstein beschrieb die Gravitation nicht als gewohnte Anziehungskraft, sondern als geometrische Krümmung der Raumzeit, erzeugt durch Masse und Energie. In den letzten Jahren haben Physiker alternative mathematische Formulierungen dieser Gleichungen entwickelt: Im Wesentlichen blieben sie dieselben, wurden jedoch durch andere Variablen ausgedrückt. Genau bei diesem Umschreiben bemerkten die Forscher, dass die neue Form von Einsteins Gleichungen striking (auffällig) an Gleichungen erinnert, die das Verhalten von Plasma beschreiben — eines ionisierten Gases, in dem magnetische Feldlinien „aufbrechen“ und sich wieder verbinden können, wodurch gespeicherte Energie freigesetzt wird.
Der „Wiederverbindungs“-Mechanismus in der vierdimensionalen Raumzeit
Zur anschaulichen Erklärung des vorgeschlagenen Mechanismus schlagen die Autoren der Arbeit vor, sich vierdimensionale „Schichten“ der Raumzeit vorzustellen, die sich dehnen, verschieben, aufbrechen und dann in einer neuen Konfiguration zusammenfügen können. Ähnlich wie magnetische Feldlinien in der Sonnenkorona aufreißen und sich wieder verbinden und dabei mächtige Ausbrüche erzeugen, sind gravitative „Schichten“ im vorgeschlagenen Modell in der Lage, während groß angelegter kosmischer Ereignisse Energie an Materie zu übertragen. Dem mathematischen Modell der Forscher zufolge findet genau im Moment einer solchen Wiederverbindung ein erheblicher Energieausstoß statt.
Von der Theorie zur Astrophysik: Schwarze Löcher und Gravitationswellen
Die Autoren betonen, dass es sich im gegenwärtigen Stadium ausschließlich um eine theoretische Entdeckung handelt: Eine experimentelle Bestätigung des Mechanismus gibt es noch nicht. Der nächste Schritt für die Forscher wird sein zu überprüfen, wie der beschriebene Mechanismus in konkreten astrophysikalischen Szenarien funktioniert — vor allem bei Verschmelzungen Schwarzer Löcher, wenn deren kolossale Gravitation die lokale Geometrie der Raumzeit radikal krümmt. Eine erfolgreiche Verifikation des Modells wird es ermöglichen, die bei solchen Ereignissen freigesetzte Energiemenge genauer zu berechnen sowie die Eigenschaften der entstehenden Gravitationswellen vorherzusagen, was direkt mit den Aufgaben der modernen Gravitationswellenastronomie zusammenhängt.
Bedeutung für die moderne Physik
Sollte das vorgeschlagene Modell im Rahmen weiterer theoretischer und beobachtender Untersuchungen bestätigt werden, wird es zusätzliche Energietransferkanäle in starken Gravitationsfeldern eröffnen, die in standardmäßigen numerischen Simulationen von Verschmelzungen kompakter Objekte nicht berücksichtigt wurden. Dies könnte die Interpretation von Daten korrigieren, die von den Detektoren LIGO, Virgo und zukünftigen Observatorien der nächsten Generation gewonnen werden, sowie das Verständnis der Raumzeitdynamik unter extremen Bedingungen bereichern, die für Labortests unzugänglich sind.
