Впервые в лаборатории создана модель «черной дыры-бомбы»

Физики из Великобритании создали первую в лабораторных условиях модель «бомбы черной дыры» — явления, которое на протяжении пятидесяти лет оставалось только теоретической концепцией. Эксперимент, возглавляемый профессором физики Университета Саутгемптона Хендриком Ульбрихтом, воспроизвел процесс, предсказанный в 1971 году английским математиком Роджером Пенрозом. Хотя настоящие черные дыры не использовались, ученым удалось смоделировать их физические свойства, открыв тем самым новые горизонты для изучения их взаимодействия с окружающим пространством.

Исследования начались в 2020 году во время локдауна, вызванного пандемией COVID-19, когда Ульбрихт искал проект с большим потенциалом. Его команда создала установку с вращающимся алюминиевым цилиндром, окруженным магнитными катушками, создающими поле, аналогичное световому. Эта система воспроизводила эффект сверхизлучения — процесса, при котором энергия вокруг вращающегося объекта накапливается и многократно усиливается. Теория Пенроза объясняет, как энергия может извлекаться из вращающейся черной дыры благодаря эффекту увлечения пространства, где вращение может искривлять пространство-время, влиять на объекты рядом. Этот эффект особенно заметен в эргосфере — области, где пространство-время движется быстрее света в вакууме.

Советский физик Яков Зельдович в 1970-х разрабатывал эту теорию, предположив, что энергия может усиливаться, когда свет проходит вокруг вращающегося металлического цилиндра, окруженного отражающим зеркалом, создавая положительную обратную связь. В случае черной дыры такой процесс мог бы освободить энергию, сравнимую с взрывом сверхновой, без внешних источников — черная дыра могла бы усиливать случайные электромагнитные флуктуации в вакууме. Однако создание объекта, вращающегося с частотой света, долгое время считалось невозможным.

Исследовательская группа Ульбрихта решила эту задачу, используя магнитное поле вместо света и катушки в качестве «зеркала». В ходе эксперимента ученые наблюдали усиление магнитного сигнала и даже самопроизвольную генерацию сигнала из фонового шума, что соответствует поведению настоящей «бомбы черной дыры».

Лабораторная модель безопасна и позволяет детально изучать эффект сверхизлучения, а также проверять гипотезы, связанные с экзотическими полями, включая те, которые могут быть связаны с темной материей. По утверждению физика Втора Кардозу из Университета Лиссабона, точные лабораторные измерения показывают, что аналогичный процесс должен происходить и с реальными черными дырами.

Источник: iXBT