Физики переформулировали общую теорию относительности Эйнштейна, чтобы показать, как четырехмерные структуры пространства-времени могут подвергаться «гравитационному пересоединению» — теоретическому процессу, аналогичному магнитным взрывам на Солнце, который может передавать энергию непосредственно в вещество.
Новая аналогия связывает гравитацию и солнечные вспышки
В работе, опубликованной 28 октября 2026 года в журнале Physical Review D, физики Лука Комиссо из Колумбийского университета и Фелипе А. Асенхо из Университета Адольфо Ибаньеса в Чили представили теоретическую модель под названием гравитационное пересоединение.
Исследователи переписали уравнения общей теории относительности Эйнштейна в новом математическом виде, выявив скрытые правила эволюции пространства-времени.
По словам авторов, математическая структура гравитации обнаруживает сходство с поведением плазмы в астрофизике, где магнитные силовые линии могут переплетаться, рваться и заново соединяться.
Исследование опирается на гранты Национального научного фонда США и NASA.
Как пояснил Лука Комиссо из Колумбийского университета, «магнитное пересоединение — это когда такие силовые линии в какой-то определенной конфигурации разрываются и соединяются заново в другой конфигурации. Когда они разрываются и пересоединяются, они выделяют энергию».
Гравитационные листы меняют геометрию пространства
В трехмерном пространстве магнитные поля состоят из линий. Однако четырехмерная природа пространства-времени в общей теории относительности меняет картину: гравитационные поля описываются математическими структурами, напоминающими двумерные листы, а не простые линии.
При определенных условиях эти листы могут сохранять свою связность. Но когда условия, поддерживающие их связи, нарушаются, происходит пересоединение. В результате этого процесса энергия может переходить из гравитационного поля в вещество.
Исследовательская группа рассматривала состояние, при котором сохраняется связность гравитационных листов, как базовое состояние, а также анализировала последствия отклонений от этого режима.
Черные дыры откроют новые пути для проверки теории
Ученые выявили это поведение, выразив уравнения Эйнштейна через иные математические переменные, что обнаружило сходство с уравнениями, описывающими плазму.
Работа продолжает более раннее исследование, выполненное при участии Марикармен А. Винклер и определившее ранее не распознанные ограничения на эволюцию пространства-времени.
Как отметил Фелипе А. Асенхо, уравнения Эйнштейна содержат неочевидные с первого взгляда ограничения относительно того, как может развиваться пространство-время.
По словам Луки Комиссо, некоторые скрытые в уравнениях импликации трудно уловить простым визуальным осмотром.
Исследователи отмечают, что для выявления этого поведения уравнения необходимо переписать иным образом.
Одним из потенциальных применений этой концепции может стать анализ слияний черных дыр, где экстремальная гравитация существенно искажает пространство-время. Хотя сам процесс пока не зафиксирован на практике, а возможные сигнальные следы в черных дырах и гравитационных волнах еще предстоит исследовать, авторы надеются, что новый подход поможет лучше прогнозировать закономерности пространства-времени.
Продолжение темы
