Водата, циркулираща при попадане в канала, носи прозрения за черните дупки

 

COURTESY OF SILKE WEINFURTNER
Вълните по водата могат да бъдат оттласнати от завихрянето (изобразено горе), печелейки енергия. Учени са наблюдавали за пръв път този ефект, известен като ротационно свръхизлъчване. Очаква се също ефектът да се прояви при въртящи се черни дупки. COURTESY OF SILKE WEINFURTNER

Завихрянето на водата надолу в канала разкри неуловим феномен, за който отдавна се очаква да се проявявa при черните дупки.

Светлинните вълни, които се разсейват от въртяща се черна дупка, могат да се отразят с по-висока енергия, отколкото са постъпили, изсмуквайки част от ротационната енергия на черната дупка. Бедата е, че ефектът, предсказан през 1971 г. и известен като ротационно свръхизлъчване, е толкова слаб, че би било изключително трудно да се наблюдава в истинска черна дупка. Така че учените никога не са виждали ротационно свръхизлъчване в действие. В броя на Nature Physics от 12 юни физиците съобщават, че са забелязали за пръв път в черна дупка, ефект подобен на  завихрянето на водата при оттичане във ваната.

“Ако вземете топка за тенис и я хвърлите срещу стена, не очаквайте да се върне с по-висока енергия”, казва Силке Уайнфуртнер от Университета Нотингам в Англия, който ръководи проучването. “Но когато хвърлиш нещо в черната дупка, ако това е въртяща се черна дупка, може реално да спечелиш енергия.”

За да демонстрират ефекта, учените създават завихряне във водата. “Течността трябва да изтича по начин, който наподобява черна дупка”, казва физикът Антонин Куант, също от Нотингам. Повърхностните вълни достигат критичната точка, от която няма връщане и се засмукват от водовъртежа. Това е аналогично с хоризонта на събитията при черната дупка – повърхността на свързаност между външно и вътрешно пространство по отношение на черната дупка, от което светлината не може да се изплъзне. Уайнфуртнер, Куант и колегите им съобщават, че водните вълни, разсейвани от завихрянето, демонстрират нарастване на енергията: те се усилват средно с 14%, в зависимост от честотата и направлението на вълните.


РЕКЛАМА:

***

По очевидни причини изследователите не могат да изследват истинска черна дупка в лаборатория. Ако можеха, “всички щяхме да сме в беда”, казва физикът Сам Долан от Университета в Шефилд в Англия, който не е участвал в проучването. Водовъртежът е следващата най-добра възможност. Резултатът, казва Долан, “ни дава повече увереност, че нашите теории за черните дупки са коректни.”

Въпреки че ротационното свръхизлъчване има слаб ефект в черните дупки, може би съществуват възможности да го наблюдаваме, казва физикът Виктор Кардосо от Висшия Технически Институт в Лисабон, Португалия. Свръхизлъчването, или суперрадиацията, повлиява гравитационните вълни също както и светлинните вълни. Вълните в пространство-времето се възбуждат и усилват при сливане на черни дупки (SN Online: 6/1/17). Това усилване може да се наблюдава от бъдещи свръхчувствителни детектори на гравитационни вълни.

 

Превод: Иван Иванов

Източник: Science Daily


Европейска нощ на учените 2022 г.: