Британские ученые из Университета Саутгемптона впервые воспроизвели в лаборатории эффект, предсказанный теоретиками более полувека назад — так называемую "бомбу из черной дыры". Эксперимент помог понять, как вращающиеся черные дыры могут усиливать энергию окружающих частиц.
Исследование опубликовано на портале нерецензированных научных материалов arXiv. В основе эксперимента лежала идея британского математика Роджера Пенроуза об извлечении энергии из вращающейся черной дыры, выдвинутая в 1971 году. Позже советский физик Яков Зельдович предположил, что аналогичный эффект можно создать с помощью вращающегося цилиндра в резонансной камере.
Эффект основан на двух ключевых явлениях: эргосфере (область вокруг вращающейся черной дыры, где пространство-время "увлекается" ее вращением) и сверхизлучении (процессе, при котором волны или частицы, попадающие в эргосферу, могут уносить энергию вращения черной дыры, усиливаясь при этом). Если направить электромагнитную волну (например, свет) в эргосферу, часть волны поглотится черной дырой, а другая часть выйдет с большей энергией, чем имела (за счет "отбора" вращательной энергии черной дыры).
Если окружить черную дыру зеркалами, волны будут многократно отражаться, создавая лавинообразное усиление — пока система не "взорвется" выбросом энергии (отсюда название "бомба"). В новом исследовании команда воплотила в жизнь эту концепцию с помощью алюминиевого цилиндра, вращающегося со скоростью до 15 оборотов в секунду, системы катушек, создающих контролируемое магнитное поле и "зеркальную" ловушку для формирования петли обратной связи.
Когда цилиндр двигался в том же направлении, что и магнитное поле, исследователи зафиксировали усиление энергии на 3,2% — прямое подтверждение эффекта "перетаскивания кадра", характерного для черных дыр. При обратном вращении поле, напротив, ослабевало. Хотя установка не имеет практического применения, она служит уникальной моделью для изучения механизмов излучения черных дыр, процессов преобразования вращательной энергии и явлений в сильных гравитационных полях.
