Впервые полностью переосмыслена общая теория относительности

Ученые из Калифорнийского технологического института разработали метод, который позволяет моделировать гравитационные волны и взаимодействие черных дыр с помощью уравнений Максвелла - тех самых, что традиционно описывают электромагнитные поля.

Как передает Day.Az, работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).

Гравитационные волны - это колебания пространства-времени, возникающие при ускоренном движении массивных тел, например при слиянии двух черных дыр. Их существование было впервые напрямую подтверждено в 2015 году. Эти явления дают физикам редкую возможность заглянуть в "сильное поле" гравитации - область, где эффекты искривления пространства и времени становятся экстремальными, а поведение материи перестает быть линейным.

До сих пор такие процессы описывали исключительно уравнения Эйнштейна. Однако группа под руководством Элиаса Моста решила подойти к задаче иначе. Ученые предположили, что гравитацию можно представить по аналогии с электромагнитным полем, где роль электрических и магнитных линий играют так называемые гравитоэлектрические и гравитомагнитные поля.

"Мы давно моделировали поведение обычных электрических и магнитных полей вокруг черных дыр и хорошо понимали их динамику, - рассказал Элиас Мост. - Но гравитация остается трудной для визуализации. Мы захотели сделать ее "видимой" - как линии магнитного поля".

В своих симуляциях исследователи применили уже существующие численные модели, используемые для решения уравнений Эйнштейна, но переосмыслили их в терминах электродинамики. Такой подход позволил вычислить эквиваленты электрического и магнитного поля для гравитации и представить распространение гравитационных волн в виде привычных физикам структурных карт.

Результаты оказались неожиданными: оказалось, что общую теорию относительности действительно можно описывать с помощью уравнений, аналогичных уравнениям Максвелла. Это не только упростило визуализацию сложных пространственно-временных процессов, но и дало ключ к изучению того, как возникают нелинейные эффекты - когда гравитационные волны начинают взаимодействовать между собой.

Новая методика, уверены авторы, поможет лучше описывать слияния черных дыр и нейтронных звезд, а также станет инструментом для проверки предсказаний Эйнштейна в экстремальных условиях.