Более века после создания Альбертом Эйнштейном общей теории относительности физики обнаружили в её уравнениях необычное свойство. Согласно исследованию, гравитационные поля могут менять свою внутреннюю структуру: отдельные элементы способны разрываться и соединяться заново. Такой процесс может обеспечивать передачу энергии от гравитации материи.
Явление назвали гравитационным пересоединением по аналогии с магнитным пересоединением, которое участвует в самых мощных вспышках на Солнце. К такому выводу пришли научный сотрудник Колумбийского университета Лука Комиссо и Фелипе А. Асенхо из Университета Адольфо Ибаньеса в Чили. Как сообщает ScienceDaily, учёные рассмотрели уравнения Эйнштейна с другой математической точки зрения и нашли сходство между гравитацией и поведением плазмы — газа из электрически заряженных частиц.
Магнитное пересоединение происходит, когда линии магнитного поля меняют соединение и переходят в новую конфигурацию. При этом накопленная энергия передаётся частицам плазмы, что может приводить к солнечным вспышкам и другим мощным явлениям. Исследователи считают, что похожий механизм возможен и для гравитации, хотя она описывается в четырёхмерном пространстве-времени, включающем три пространственных измерения и время.
В математическом описании гравитационного поля используются не линии, а своеобразные поверхности, поскольку к трём измерениям пространства добавляется время. Эти поверхности не являются физическими объектами и не разрываются буквально, а служат способом представить структуру поля. Их изменение может описывать передачу энергии гравитационного поля материи.
Работа опирается на особую математическую форму уравнений Эйнштейна, которая равносильна исходной, но напоминает уравнения физики плазмы. Ранее Комиссо, Асенхо и Марикармен Винклер выявили ограничения, определяющие, как может изменяться геометрия пространства-времени. Новое исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, показывает, что при нарушении обычных условий соединения гравитационных структур могут перестраиваться.
Авторы считают, что результат может помочь изучать столкновения и слияния чёрных дыр, сопровождающиеся сильными искажениями пространства-времени. Сейчас такие процессы в основном исследуют с помощью масштабных компьютерных расчётов, которые позволяют прогнозировать возникающие гравитационные волны. Гравитационное пересоединение пока остаётся теоретическим явлением, а дальнейшие исследования должны показать, способно ли оно влиять на энерговыделение при слиянии чёрных дыр и оставлять заметные признаки в сигналах гравитационных волн.