Вчені створили бомбу з чорної дири в лабораторних умовах. На що здатна космічна зброя?

У 2025 році міжнародна команда фізиків зробила прорив у дослідженні чорних дір. Вперше їм вдалося створити модель, відому як «бомба чорної діри». Хоча сама «бомба» - це не справжня космічна зброя, а лише експериментальна установка, яка імітує ефект вибухового посилення енергії навколо обертової чорної діри. 

Джерело фото: УНІАН

 Що таке бомба чорної діри простими словами?

 Поняття «бомба чорної діри» було запропоновано ще у   1970-х роках астрофізиками Вільямом Прессом і Солом   Теукольським. Воно описує явище, коли енергія, яка   генерується поблизу обертової чорної діри, може   посилюватись і накопичуватись у замкнутому просторі.   Тобто своруючи умовне дзеркало, яке відбиває хвилі     назад до чорної діри. Якщо умови ідеальні, то   накопичення енергії призводить до вибуху, який виділяє   енергію, порівнянну з вибухом.

Ідея цього явища ґрунтується на так званому ефекті суперрадіації, відкритому фізиком Яковом Зельдовичем у 1971 році. Простими словами - за цією теорією були показані хвилі, які проходять біля обертового тіла та можуть посилюватися, якщо циліндр обертається зі швидкістю, близькою до швидкості світла. Роджер Пенроуз у 1969 році першим припустив, що таке ж саме явище може відбуватися навколо обертової чорної діри завдяки ефектам загальної теорії відносності.

Як створили «бомбу» в лабораторії?

Фізики з університетів Саутгемптона, Глазго та Італійського інституту фотоніки і нанотехнологій реалізували цей ефект не на рівні космосу, а за допомогою експериментальної установки. Для цього вони використали алюмінієвий циліндр, який обертається під дією електромотора, а навколо нього розташували три шари металевих котушок. Ці котушки створювали магнітне поле, що оберталося з тією ж швидкістю, що й циліндр, виступаючи в ролі «дзеркал», які відбивають і посилюють магнітні коливання.

При подачі слабкого магнітного збурення команда зафіксувала посилення сигналу, що підтвердило наявність ефекту суперрадіації. Крім того, навіть після припинення зовнішнього збурення система продовжувала самостійно генерувати хвилі, які посилювалися і накопичувалися, демонструючи нестабільність, подібну до вибуху - саме те, що й називають «бомбою чорної діри».

Чому для нас це важливо?

Незважаючи на грізну назву, створена «бомба» - це безпечна модель, що не має нічого спільного з космічною зброєю. Вона дає фізикам унікальну можливість вивчати складні процеси, які відбуваються у реальних чорних дірах, які поглинають матерію і містять сингулярності, де традиційні закони фізики перестають діяти.

Результати експерименту дозволяють припустити, що подібні механізми посилення енергії можуть працювати в реальному космосі, впливаючи на розподіл енергії навколо чорних дір. Це допоможе краще зрозуміти, як чорні діри взаємодіють з оточуючим середовищем, а також перевірити існування поки що невиявлених полів частинок, які, можливо, пояснять в майбутньому природу темної матерії.

Експериментальна реалізація «бомби чорної діри» у лабораторії став великим кроком вперед для астрофізики, квантової теорії і термодинаміки. Вона демонструє, що явища, які раніше вважалися виключно теоретичними, можна моделювати і досліджувати на Землі.

Джферело фото: ESA

 У світі, де наукові відкриття стрімко змінюють   наше розуміння Всесвіту, такі експерименти   допомагають наблизитися до розгадок   найзагадковіших космічних явищ, одночасно   розширюючи горизонти знань і відкриваючи   нові можливості для технологій майбутнього.

Aвтор: Дарина Ланкіна