Дослідники з Університету Саутгемптона (Велика Британія) на чолі з Маріон Кромб вперше реалізували в лабораторії теоретичну ідею, що з’явилася понад 50 років тому, — так звану “бомбу чорної діри”. Їхній експеримент підтвердив можливість резонансного підсилення енергії, передбаченого ще в 1970-х роках, і відкриває нові горизонти у вивченні фізики екстремальних космічних об’єктів.
Що таке “бомба чорної діри”?
Ця концепція бере початок із гіпотези Роджера Пенроуза (1971), який припустив, що обертальна енергія чорної діри може бути “витягнута” завдяки взаємодії з частинками — зокрема, в області, що називається ергосферою (простір за межами горизонту подій, де простір-час наче “затягується” разом із обертанням чорної діри).
У 1972 році фізик Яків Зельдович розвинув цю ідею, показавши, що подібний ефект можна отримати не лише поблизу чорної діри, а й у звичайній лабораторії — якщо розмістити обертальний циліндр у резонансній камері. Пізніше вчені припустили: якщо оточити таку систему “дзеркалом”, виникне позитивний зворотний зв’язок — і енергія в системі почне зростати експоненційно. Цей ефект і отримав назву “бомба чорної діри”.
Читайте також: Перша самотня чорна діра: виявлено космічну одиначку
Що зробили вчені?
Дослідники створили експериментальну установку, яка складається з алюмінієвого циліндра, що обертається в середині спеціальних котушок. Котушки створюють обертове магнітне поле, швидкість якого можна контролювати. Ця система моделює механізм, подібний до ефекту фрейм-дрегінгу — “захоплення” простору-часу обертовою чорною дірою.
Результати експерименту показали:
- коли циліндр обертається швидше, ніж магнітне поле, останнє посилюється;
- коли циліндр обертається повільніше, поле пригнічується.
Це чітко відповідає теоретичним передбаченням Зельдовича та подальшим розрахункам інших фізиків.
Хоча створений пристрій не становить загрози, він є важливим прикладом так званої аналогової моделі — способу вивчати складні космічні явища за допомогою простіших фізичних систем. Такий підхід дозволяє краще зрозуміти, як поводиться енергія в екстремальних умовах поблизу чорних дір, і зрештою може допомогти у розвитку нових технологій, пов’язаних з енергетикою чи квантовими системами.
Наукова робота команди вже доступна у вигляді препринту на arXiv.org.
