Группа британских и американских исследователей подтвердила, что из вращения черной дыры можно добыть энергию. Концепция возникла еще в 1969 году, но подтвердить ее смогли только сейчас. Впрочем, даже сейчас человечество не имеет технологий, чтобы воплотить ее в реальность.
Об этом ученые написали в научном издании Nature Physics.
Речь идет о концепции математика Роджера Пенроуза, которую тот выдвинул в 1969 году. Она основывается на явлении горизонта событий, присущего черным дырам. Это математически определена поверхность вокруг черной дыры, которая определяет точку, с которой уже нет возврата.
Речь идет о том, что сила притяжения там настолько сильна, что она поглощает все - а пространственно-временной континуум за пределами горизонта событий искривляется, потому следует вращению черной дыры. Это явление называется «захват инерциальных систем отсчета» (на английском «frame-dragging») и предусмотрено еще теорией относительности Альберта Эйнштейна. Проще говоря, его суть такова: движение одного объекта в определенном направлении побуждает объект рядом с ним двигаться в этом же направлении.
Пелроуз предположил, что участок как раз за пределами горизонта событий (эргосфера) - где упомянутый эффект увлечения инерциальных систем отсчета является сильнейшим - может быть использована для добычи энергии. Его идея была такой: поместить движущийся объект в эргосферу и разделить его там на две части; одна из них просто находиться за пределами горизонта событий, а другая будет ускоряться, в том числе при содействии черной дыры.
По расчетам Пелроуза, вторая (подвижная) часть объекта, если ее извлечь из эргосферы, должна иметь на 21% больше кинетической энергии, чем до этого. Но поскольку мы не можем просто залезть в черную дыру и проверить это экспериментально (хотя бы потому, что ближайшая из них очень далеко от Земли), идеи Пелроуза оставались лишь непроверенными идеями.
В своем исследовании ученые во главе с Марион Кромби смогли подтвердить концепцию Пелроуза с помощью экспериментальной модели. Ее еще в 1971 году придумал советский физик Яков Зельдович. Черную дыру он предложил заменить металлическим цилиндром вращающейся и направлять на него искривленные пучки света.
Если цилиндр вращается с достаточной скоростью, то пучки света отражаться от него с дополнительной энергией, которая «добывается» из энергии вращения цилиндра. Есть только одна проблема: чтобы заметить этот эффект, скорость вращения цилиндра должна достигать минимум 1 миллиардов оборотов в секунду.
Кромби с коллегами несколько усовершенствовала модель Зельдовича. Вместо пучков света они взяли звуковые волны. В эксперименте ученые использовали цепь аудиопередатчиков, чтобы звуковые волны выходили искривленными. А аналогом черной дыры в них стал диск со звукопоглощающего материала, вращение которого ускорялось вследствие ударов звуковых волн. По другую сторону от диска они разместили микрофоны, которые фиксировали звуковые волны уже после их прохождения через диск.
С ростом частоты вращения диска высота звука, который исходил от аудиопередатчика который фиксировали микрофоны, сначала была почти неуловимой, но после определенного момента начала расти - и стала на 30 процентов больше, чем первичный звук. Таким образом, звуковые волны получали дополнительную энергию от вращения диска - так же, как и (в теории) от черной дыры.
По словам ученых, теперь они планируют усовершенствовать эксперимент, чтобы проверить его а электромагнитных волнах. Впрочем, и эти результаты они называют важными для понимания природы черных дыр. А в будущем подтвержден эффект Пелроуза может быть использован для создания новых источников энергии.
Ранее NASA показало визуализацию черной дыры, по которой наглядно видно, как гравитация этого космического объекта искажает то, что мы видим, «словно в карнавальном зеркале»
