Револуционарна општа теорија релативности Алберта Еинстеина описује гравитацију као закривљеност у ткиву свемира. Математичари са Калифорнијског универзитета у Дејвису смислили су нови начин да се та тканина раскомада док размишљају о ударним таласима.
„Показујемо да просторно време не може бити локално равно на месту где се сударају два ударна таласа“, каже Блаке Темпле, професор математике у УЦ Давис. „Ово је нова врста сингуларности у општој релативности.“
Темпле и његови сарадници проучавају математику како ударни таласи у савршеном флуиду утичу на закривљеност просторног времена. Њихови нови модели доказују да се јединствености појављују на местима где се сударају ударни таласи. Воглерови математички модели симулирали су сударање два ударна таласа. Реинтјес је пратио анализу једначина које описују шта се дешава када се ударни таласи укрштају. Он је назвао сингуларност креираном „сингуларношћу регуларности“.
„Оно што је изненађујуће,“ Темпле је изјавио за Спаце Магазине, „је да нешто тако свакодневно као што је интеракција таласа може изазвати нешто екстремно као сингуларност свемирског времена - иако врло блага нова врста сингуларности. Такође је изненађујуће то што они формирају у најосновнијим једначинама Аинстеинове теорије опште релативности, једначине за савршену течност. "
О резултатима су изнесена у два рада Темплеа са дипломцима Моритз Реинтјес и Зеке Воглер у часопису Процеедингс оф тхе Роиал Социети А.
Еинстеин је револуционирао модерну физику својом опћом теоријом релативности објављеном 1916. Укратко, ова теорија описује простор као четверодимензионалну тканину која се може изобличити енергијом и протоком енергије. Гравитација се показује као закривљеност ове тканине. "Теорија полази од претпоставке да је просторно време (4-димензионална површина, а не дводимензионална попут сфере) такође" локално равно ", објашњава Темпле. „Реинтјес-ова теорема доказује да је у тачки ударног таласа интеракција [простор-време] превише„ згужвана “да би била локално равна.“
О црној рупи обично мислимо као посебност каква она јесте. Али ово је само део објашњења. Унутар црне рупе, закривљеност просторног времена постаје толико стрма и екстремна да ниједна енергија, па ни светлост не може да избегне. Темпле каже да сингуларност може бити суптилнија тамо где се не може направити само мрље просторног времена да би локално изгледао равно у било којем координатном систему.
"Локално раван" односи се на простор који из одређене перспективе изгледа равно. Наш поглед на Земљу са површине је добар пример. Земља изгледа равно морнару усред океана. Тек када се одмакнемо од површине закривљеност Земље постаје очита. Аинстеинова теорија опште релативности започиње претпоставком да је просторно време такође локално равно. Шок валови стварају нагле промене или прекид у притиску и густини течности. Ово ствара скок у закривљености просторног времена, али није довољан да створи „мрље“ које се виде у моделима тима, каже Темпле.
Најзанимљивији део налаза за Темпле је да се све, његов ранији рад на ударним таласима током Великог праска и комбинација Воглеровог и Реинтјесовог дела, слажу заједно.
Толико је серендипитија “, каже Темпле. „Ово ми је заиста најслађи део.
Свиђа ми се што је тако суптилно. И свиђа ми се што је математичко поље теорије ударног таласа, створено да се бави проблемима који немају никакве везе са опћом релативношћу, довело до открића нове врсте сингуларности свемирског времена. Мислим да је то врло ретка ствар, а назвао бих је једном у генерацији откриће. "
Иако модел изгледа добро на папиру, Темпле и његов тим питају се како нагибни градијенти у просторном времену у „јединствености регуларности“ могу изазвати веће од очекиваних ефеката у стварном свету. Општа релативност предвиђа да би гравитациони таласи могли настати сударом масивних објеката, попут црних рупа. „Питамо се да ли експлодирајући звјездани ударни талас који погоди имплодирајући шок на предњој ивици колапса може стимулисати јаче од очекиваних гравитационих таласа“, каже Темпле. „То се не може догодити у сферној симетрији, за коју наша теорема претпоставља, али у принципу би се могло догодити ако је симетрија мало разбијена.“
Опис слике: Умјетничко представљање кретања свемира на почетку Великог праска. Јохн Виллиамс / ТерраЗоом
