Британские исследователи из Университета Саутгемптона впервые в лаборатории воспроизвели эффект, предсказанный учеными более 50 лет назад, который называют «бомбой из черной дыры». Этот эксперимент позволил углубить понимание того, как вращающиеся черные дыры могут усиливать энергию окружающих частиц. Результаты работы были опубликованы на платформе arXiv, где размещаются нерецензированные научные материалы.
Эксперимент основан на концепции, предложенной британским математиком Роджером Пенроузом в 1971 году, о возможности извлечения энергии из вращающейся черной дыры. Позже советский физик Яков Зельдович выдвинул идею о создании аналогичного эффекта с использованием вращающегося цилиндра в резонансной камере.
Суть эффекта основана на двух ключевых процессах: эргосфере, представляющей собой область вокруг вращающейся черной дыры, где пространство-время «увлекается» ее вращением, и сверхизлучении — процессе, при котором волны или частицы, попадающие в эргосферу, могут забирать энергию вращения черной дыры, усиливаясь при этом.
Если электромагнитная волна (например, свет) направляется в эргосферу, часть этой волны поглощается черной дырой, а другая часть выходит с большей энергией, чем была изначально, за счет «заимствования» вращательной энергии черной дыры. Если окружить черную дыру зеркалами, волны могут многократно отражаться, создавая лавинообразное усиление до тех пор, пока система не «взрывется» выбросом энергии, что и дало название «бомбе».
В данном исследовании команда использовала алюминиевый цилиндр, вращающийся со скоростью до 15 оборотов в секунду, в сочетании с системой катушек, создающих контролируемое магнитное поле и «зеркальной» ловушкой для формирования петли обратной связи. Когда цилиндр вращался в том же направлении, что и магнитное поле, исследователи зафиксировали увеличение энергии на 3,2%, что является прямым подтверждением эффекта «перетаскивания кадра», наблюдаемого в черных дырах. При обратном вращении поля наблюдалось ослабление.
Хотя данная установка не имеет непосредственного практического применения, она представляет собой уникальную модель для изучения механизмов излучения черных дыр, процессов преобразования вращательной энергии и явлений, происходящих в сильных гравитационных полях. Ранее японские ученые раскрыли 30-летнюю загадку «диссонанса» черных дыр.
Что ты об этом думаешь?