Если вы летите рядом с черной дырой, вас может ждать неспокойное путешествие. Ученые изучили мощные гравитационные поля, окружающие черные дыры, и обнаружили, что они могут завихряться и создавать турбулентные области в пространстве.
«В физике есть гипотеза — голографическая гипотеза, — которая гласит, что гравитацию можно описать как теорию поля, — сказал Луис Ленер, один из исследователей, в пресс-релизе. — Мы также знаем, что при высоких энергиях теории поля можно описать с помощью математических инструментов, которые мы используем для описания жидкостей. Так что это своего рода двухэтапный процесс: гравитация — это теория поля, а теория поля — это жидкости, то есть гравитация — это поля — это жидкости». Это называется дуальностью гравитации и жидкостей.
По сути, дуализм гравитации и жидкостей означает, что гравитация может вести себя как жидкость. Но если гравитация может вести себя как жидкость, значит ли это, что она может проявлять турбулентность? Именно это и хотели выяснить ученые.
«В течение многих лет среди физиков бытовало мнение, что гравитация не может быть турбулентной, — сказал Ленер в пресс-релизе. — Либо существует проблема с дуальностью, и гравитация действительно не может быть полностью описана с помощью гидродинамики, либо в гравитации есть новое явление и турбулентная гравитация действительно может существовать».
Чтобы узнать больше о возможности возникновения турбулентной гравитации, исследователи обратились к изучению быстро вращающихся черных дыр. Поскольку пространство-время вокруг черных дыр менее вязкое, чем пространство-время вокруг других типов черных дыр, вероятность возникновения турбулентности возрастает. Ученые также изучили нелинейные возмущения черных дыр.
Итак, что же они обнаружили? Оказалось, что нелинейный анализ возмущений — это именно то, что было нужно, и что пространство-время действительно стало турбулентным. Это значит, что гравитация действительно способна к турбулентности.
Это само по себе интересно, но имеет значение не только для глубин космоса. Это также имеет значение для турбулентности на Земле. Если гравитацию можно рассматривать как жидкость, то жидкости потенциально можно рассматривать с точки зрения гравитации.
«Мы уже 500 лет бьемся над тем, чтобы полностью понять природу турбулентности, — сказал Ленер в пресс-релизе. — Соответствие между гравитацией и гидродинамикой говорит о том, что есть способ использовать гравитационные инструменты и гравитационную интуицию, чтобы по-новому взглянуть на турбулентность. Возможно, мы так же застрянем на месте, как и при использовании стандартного подхода, а может быть, прольем совершенно новый свет на эту проблему, что поможет науке двигаться вперед. Это очень интересно».
Результаты исследования опубликованы в журнале areXiv.