衝撃波は、水中の波紋や空中の音のブームなど、媒体を通して伝播する騒動です。宇宙では、衝撃波はしばしば、超新星やブラックホールの衝突などの暴力的な天体物理的出来事に関連しています。
物理学者は衝撃波の基本的な特性を長い間理解していましたが、時空自体の生地への影響はあまり明確ではありません。ケンブリッジ大学とロンドンのクイーンメアリー大学の研究者によって開発された新しいフレームワークは、衝撃波が時空を曲げる方法を研究するための数学的基盤を提供します。
重要なアイデアは、衝撃波を時空の欠陥として扱うことです。材料の亀裂が周囲の空間を変形させる可能性があるように、衝撃波も時空の生地にねじれやしわを作り出すことができます。
「私たちの仕事は、ショック波が時空の「涙」と考えることができることを示しています」と、ケンブリッジ大学の研究者で研究の主著者であるシルビウ・マリアン・ウドレア博士は述べています。 「これらの涙は永続的ではありませんが、有限の期間持続することができます。」
研究者は、微分形状と呼ばれる数学的手法を使用して、衝撃波の時空の変形を説明しました。彼らは、時空の曲率が衝撃波の強度とそれが動いている速度に比例していることを発見しました。
これは、より強い衝撃波とより速く動く衝撃波が、より顕著な時空の変形を引き起こすことを意味します。研究者はまた、衝撃波の形状が時空の変形に役割を果たすことを発見しました。たとえば、球状の衝撃波は、円筒形または平面衝撃波とは異なる変形を引き起こします。
「私たちの仕事は、衝撃波と宇宙への影響について考える新しい方法を提供します」とウドレアは言いました。 「衝撃波が宇宙の進化と銀河とブラックホールの形成において重要な役割を果たすことができることを示唆しています。」
研究者は、彼らの発見は、宇宙の拡大を加速している神秘的な力である暗黒エネルギーの性質に光を当てるのにも役立つと言います。ダークエネルギーは宇宙の約68％を補うと考えられていますが、その性質は不明のままです。
「私たちの仕事は、ダークエネルギーは衝撃波によって引き起こされる時空の曲率に関連している可能性があることを示唆しています」とウドレアは言いました。 「これは、進行中の研究で探求しているエキサイティングな可能性です。」
この研究は、Journal Physical Review Dに掲載されています。
