Космическое оружие: физики впервые в истории создали бомбу черной дыры, что это такое

Исследование опубликовано на сервере препринтов arXiv.

Словосочетание "бомба черной дыры" может вызвать ассоциацию с неким видом новейшего космического вооружения. Хотя эта бомба может взорваться, но это точно не оружие, а способ лучше понять физику черных дыр, которые поглощают материю и содержат в себе сингулярности, где нарушаются законы физики.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Ученые создали первую в истории бомбу черной дыры, которая представляет собой теоретическое явление, когда энергия усиливается черной дырой и захватывается окружающими отражателями до тех пор, пока не произойдет взрыв. Но ученые создали бомбу без настоящей черной дыры и это всего лишь безопасная модель. Но она поможет улучшить понимание черных дыр.

Идею извлечения энергии из черной дыры впервые в 1969 году предложил физик Роджер Пенроуз. Он предположил, что частица, пролетающая очень близко к вращающейся черной дыре, будет получать энергию из-за эффекта из общей теории относительности, когда черная дыра тянет и ускоряет пространство-время вокруг себя.

В 1971 году физик Яков Зельдович понял, что подобный процесс может происходить и в других случаях, например, когда свет движется вокруг быстро вращающегося металлического цилиндра. Он рассчитал, что этот эффект сверхизлучения должен возникать, пока цилиндр вращается с той же скоростью, что и свет, но это невероятно быстро.

Зельдович также предположил, что, окружив вращающийся цилиндр цилиндрическим зеркалом, усиленная энергия может отражаться и накапливаться в положительной обратной связи, пока энергия будет либо выброшена, либо произойдет взрыв. Если применить эту идею к черным дырам, то можно создать бомбу черной дыры, которая выделяла бы столько же энергии, сколько выделяется при взрыве сверхновой, когда умирает массивная звезда. При этом данный процесс может работать даже без внешнего источника энергии, поскольку черная дыра будет усиливать крошечные электромагнитные колебания в вакууме пространства и производить энергию.

Все это было лишь теорией, но теперь физики нашли способ ее реализовать с вращающегося цилиндра и магнитных полей. Они создали экспериментальную установку, которая состоит из вращающегося алюминиевого цилиндра, работающего от электродвигателя, окруженного тремя слоями металлических катушек, создающих магнитное поле, которое также вращается вокруг цилиндра с аналогичной скоростью. В этой установке катушки действуют как зеркало, а магнитное поле — как свет, и, как предсказывал Зельдович, это создает еще большее магнитное поле, исходящее от цилиндра.

Затем физики выяснили, что даже без катушек, создающих внешнее магнитное поле изначально, установка все равно будет создавать убегающий сигнал в окружающих катушках, как в теоретическом примере черной дыры без внешнего источника энергии.

Ученые говорят, что создание бомбы черной дыры позволяет предположить, что подобные процессы действительно происходят вокруг реальных черных дыр.

Новое достижение физиков может помочь понять, как настоящие черные дыры отдают энергию частицам вокруг них. Это может помочь проверить теоретические идеи о пока еще не обнаруженных полях частиц, например, о поле, создающем темную материю.

По словам физиков, если существуют новые поля, то можно видеть гравитационные волны, которые выпускают частицы вокруг черных дыр, или же можно увидеть, как черные дыры замедляют вращение, потому что они отдают свою энергию этим новым частицам. Таким образом, сверхизлучение превращает черные дыры в детекторы частиц.

Как уже писал Фокус, астрономы обнаружили галактику без главного вещества Вселенной и ее происхождение нельзя объяснить. Астрономы обнаружили галактику, в которой, скорее всего нет темной материи.