Вчені Колумбійського університету (США) та Університету Адольфо Ібаньєса (Чилі) дійшли висновку, що за певних умов гравітаційні поля здатні «розриватися», а потім з'єднуватися знову, вивільняючи при цьому величезну кількість енергії. Про це повідомляє РБК-Україна з посиланням на роботу, опубліковану у спеціалізованому науковому журналі Physical Review D. Відкриття було зроблене під час перегляду рівнянь Альберта Ейнштейнів, виведених понад століття тому, і є одним із найпомітніших теоретичних результатів у галузі загальної теорії відносності за останній час.
Перегляд рівнянь Ейнштейна: нові змінні, старі закони
Альберт Ейнштейн описував гравітацію не як звичну силу тяжіння, а як геометричне викривлення простору-часу, породжуване масою та енергією. Останніми роками фізики розробляли альтернативні математичні формулювання цих рівнянь: по суті вони залишалися тими ж самими, проте виражалися через інші змінні. Саме під час такого переписування дослідники помітили, що нова форма рівнянь Ейнштейна strikingly нагадує рівняння, що описують поведінку плазми — іонізованого газу, в якому магнітні силові лінії здатні «розриватися» та перез'єднуватися, вивільняючи накопичену енергію.
Механізм «перез'єднання» у чотиривимірному просторі-часі
Для наочного пояснення запропонованого механізму автори роботи пропонують уявити чотиривимірні «шари» простору-часу, які можуть розтягуватися, зміщуватися, розриватися і потім об'єднуватися в новій конфігурації. Подібно до того, як магнітні силові лінії в сонячній короні розмикаються і перез'єднуються, породжуючи потужні спалахи, гравітаційні «шари» у запропонованій моделі здатні передавати енергію матерії під час масштабних космічних подій. За математичною моделлю дослідників, саме в момент такого перез'єднання і відбувається значний викид енергії.
Від теорії до астрофізики: чорні діри та гравітаційні хвилі
Автори наголошують, що на поточному етапі йдеться виключно про теоретичне відкриття: експериментального підтвердження механізму поки що не існує. Наступним кроком для дослідників стане перевірка того, як описаний механізм працює в конкретних астрофізичних сценаріях — насамперед при злиттях чорних дір, коли їхня колосальна гравітація радикально викривлює локальну геометрію простору-часу. Успішна верифікація моделі дозволить точніше розраховувати кількість енергії, що вивільняється в таких подіях, а також передбачати характеристики народжуваних гравітаційних хвиль, що безпосередньо пов'язано із завданнями сучасної гравітаційно-хвильової астрономії.
Значення для сучасної фізики
Якщо запропонована модель буде підтверджена в рамках подальших теоретичних та спостережних досліджень, вона відкриє додаткові канали передачі енергії у сильних гравітаційних полях, які не враховувалися у стандартних чисельних симуляціях злиттів компактних об'єктів. Це може скоригувати інтерпретацію даних, що отримуються детекторами LIGO, Virgo та майбутніми обсерваторіями нового покоління, а також збагатити розуміння динаміки простору-часу в екстремальних умовах, недоступних для лабораторної перевірки.
