Физики нашли аналог солнечных вспышек в гравитационных полях
Исследование, опубликованное 28 октября в журнале Physical Review D, предполагает, что процесс магнитного пересоединения, вызывающий мощные вспышки на Солнце, может иметь аналог в гравитационных полях. Учёные выяснили, что структуры гравитационного поля могут разрушаться и вновь соединяться, формируя новые конфигурации. Об этом пишет сайт RuSamara.
Работа основывается на общей теории относительности Альберта Эйнштейна и описывает условия, при которых возможно гравитационное пересоединение. Исследователи вывели уравнения для оценки скорости этого процесса и его влияния на обмен энергией и импульсом между материей и гравитацией. Как отмечает Live Science, такое явление может быть значимым при столкновениях чёрных дыр.
В магнитной плазме линии поля перемещаются с горячим электрически заряженным газом, могут растягиваться и закручиваться, но при определённых условиях разрываются и соединяются вновь, высвобождая накопленную энергию, как во время солнечных вспышек. Физики Лука Комиссо из Колумбийского университета и Фелипе Асенхо из Университета Адольфо Ибаньеса в Чили проверили, может ли аналогичный механизм проявляться в гравитационном поле.
Для своих расчётов учёные использовали тетрадную формулировку, где свойства гравитации выражаются через величины, напоминающие электрические и магнитные поля. В предыдущей работе они описали гравитационные полевые листы — двумерные структуры, одна координата которых проходит через пространство, а другая — через время. В каждый момент такой лист выглядит как линия, аналогичная линиям магнитного поля, и при определённых условиях сохраняет связь с соседними структурами.
Новое исследование показало, что гравитационные листы могут разрываться и соединяться в новом порядке. Однако нарушение условия «замороженности» не всегда означает пересоединение, так как структуры могут смещаться относительно потока и сохранять целостность благодаря другому движению. Настоящее пересоединение происходит только тогда, когда альтернативного потока, способного сохранить их связь, не существует.
По расчётам авторов, этот процесс может изменять локальную скорость передачи энергии и импульса, а также гравитационную спиральность — величину, связанную с закрученностью и переплетением полевых линий. Условия для такого явления могут возникать вблизи сингулярностей чёрных дыр, при воздействии множества слабых гравитационных волн и квантовых эффектах, связанных с излучением Хокинга. Исследователи предполагают, что гравитационное пересоединение может проявляться при слиянии чёрных дыр или столкновении нейтронных звёзд и оставлять след в гравитационных волнах, которые фиксируют обсерватории вроде LIGO.
