Ученые из Саутгемптонского университета создали в лаборатории аналог так называемой «бомбы из черной дыры» — концепции, которая десятилетиями казалась фантастикой. Хотя эксперимент не угрожает нашему существованию, он проливает свет на то, как черные дыры взаимодействуют с энергией и пространством-временем.
От теории к практике
Идея «бомбы из черной дыры» возникла еще в 1969 году благодаря физику Роджеру Пенроузу. Он предположил, что вращающиеся черные дыры могут стать источником колоссальной энергии благодаря эффекту «сверхизлучения» — когда волны, отражаясь от горизонта событий, усиливаются, образуя взрывоподобный цепной процесс. В 1971 году Яков Зельдович предложил эксперимент с вращающимся цилиндром для проверки этого явления. Этот эксперимент был назван «эффект Сюняева — Зельдовича», но реализовать его не удалось из-за несовершенства технологий того времени.
Во время карантина 2020 года команда под руководством профессора Хендрика Ульбрихта воссоздала этот эффект в миниатюре. Профессор сконструировал установку из вращающегося алюминиевого цилиндра и магнитных катушек.
«В разгар COVID-19 все было закрыто, а мне было скучно, вот я решил что-то создать. Результат эксперимента настолько меня взволновал, что это спасло меня во время карантина», — признался ученый.
Впечатляющие результаты
Эксперимент заключался в том, чтобы «накачать» систему низкочастотными электромагнитными волнами и наблюдать, как вращение цилиндра усиливает их энергию. На удивление, установка не только подтвердила эффект Зельдовича, но и показала усиление магнитного поля даже без дополнительного вмешательства.
«Если вы бросаете низкочастотную электромагнитную волну на вращающийся цилиндр, кто бы мог подумать, что вы получите обратно больше, чем уронили? Это абсурдно, но это факт. И это совершенно потрясающе!» — прокомментировал профессор физики Лиссабонского университета Витор Кардозо.
На пути к разгадкам Вселенной
Хотя эксперимент не использует настоящую черную дыру, он имитирует процессы возле ее горизонта событий. В частности, исследование помогает понять, как черные дыры «перерабатывают» энергию соседних частиц. Это может стать ключом к пониманию темной материи — невидимой субстанции, составляющей 27% массы Вселенной.
«Мы генерируем сигнал из шума, как в теории бомбы из черной дыры», — объясняет Ульбрихт.
Сейчас ученые работают над наблюдением спонтанного рождения волн в вакууме — шаг, который потребует невероятно точных технологий. Но уже сегодня этот эксперимент — не просто интересный физический фокус. Он приближает нас к ответам на вопросы, которые веками оставались фантастикой: как «живут» черные дыры, что такое темная материя и можно ли путешествовать по космосу, используя энергию самых экстремальных объектов во Вселенной.
Ранее мы объясняли, как находят черные дыры звездной массы.
По материалам newscientist.com
