Физики нашли новый способ высвобождения энергии гравитации — механизм напоминает солнечные вспышки
Учёные предложили новый механизм передачи энергии от гравитационного поля веществу, который по своим математическим принципам напоминает магнитное пересоединение на Солнце. Теоретическое открытие может помочь лучше понять процессы, происходящие при столкновениях чёрных дыр и других экстремальных космических событиях.
Исследование провели физики Лука Комиссо из Колумбийского университета и Фелипе Асенхо из Университета Адольфо Ибаньеса в Чили. Учёные изучили уравнения общей теории относительности Альберта Эйнштейна и обнаружили математическую аналогию между гравитационными полями и магнитными структурами, способными накапливать и резко высвобождать энергию.
Как гравитация может передавать энергию веществу
На Солнце периодически происходят вспышки, во время которых за короткое время высвобождается огромное количество энергии. Один из механизмов, отвечающих за это явление, — магнитное пересоединение. Оно возникает, когда магнитные поля меняют свою конфигурацию, а накопленная энергия передаётся окружающей плазме, нагревая её и ускоряя заряженные частицы.
Исследователи предположили, что похожий процесс возможен и в гравитационном поле. Они назвали его гравитационным пересоединением. В отличие от привычного магнитного пересоединения, здесь речь идёт не о соединении магнитных силовых линий, а об изменении геометрической структуры пространства-времени, описываемой уравнениями Эйнштейна.
Чтобы исследовать этот процесс, физики преобразовали уравнения общей теории относительности в математическую форму, позволяющую использовать методы, применяемые при изучении плазмы и магнитных полей. Такой подход помог выявить условия, при которых гравитационные структуры могут участвовать в передаче энергии веществу.
При чём здесь чёрные дыры
Особый интерес новый механизм представляет для астрофизики. При сближении и слиянии чёрных дыр пространство-время испытывает чрезвычайно сильные искажения. Подобные процессы сопровождаются излучением гравитационных волн и могут происходить в условиях, которые пока трудно полностью описать существующими моделями.
Если гравитационное пересоединение действительно играет заметную роль в таких событиях, его изучение позволит точнее моделировать поведение материи вблизи компактных объектов и исследовать способы преобразования энергии в экстремальных условиях.
Вместе с тем пока речь идёт о теоретической работе. Учёные ещё должны определить, насколько существенным оказывается этот механизм в реальных космических условиях и можно ли обнаружить его проявления с помощью астрономических наблюдений.
Что это означает для науки
Работа расширяет математические возможности изучения гравитации и показывает, что некоторые методы физики плазмы могут оказаться полезными для исследования процессов, связанных с искривлением пространства-времени. В перспективе это поможет усовершенствовать модели столкновений чёрных дыр и других высокоэнергетических явлений во Вселенной.
Однако открытие не означает, что физики уже экспериментально подтвердили новый способ извлечения энергии из гравитации. Пока исследователи описали теоретический механизм, практическое значение которого ещё предстоит установить.