Ученые могут создать черную дыру на Земле. Но что из этого выйдет?

Мы привыкли, что для исследований черных дыр нужно много разного оборудования, большие телескопы и куча ученых со всего мира. Но что если эти объекты можно было бы изучать в лаборатории на Земле? Что ж, попытаемся разобраться вместе с Nautilus, возможно ли это.

Жидкость вместо газа

Перефразируя известное выражение, «если люди не идут к черной дыре, значит черная дыра придет к людям». Об этих объектах мы знаем очень мало и можем создавать их в лаборатории лишь по аналогии с другими явлениями, физику которых понимаем. Нам еще далеко до воссоздания тех же условий, что и внутри черных дыр, но ученые уже могут предсказывать их поведение, используя такие материалы как стекло, вода и облака газа.

Этот подход, который позволяет получить черные дыры на Земле, служит важным дополнением к традиционным методам галактического наблюдения и может даже привести к разработке новых материалов, которые совмещают в себе некоторые уникальные свойства черных дыр. Логика аналоговых черных дыр проста, и она начинается с того, что у нас есть некоторые представления о том, как работают настоящие черные дыры.

Мы знаем, например, каким уравнениям подчиняется горизонт событий – место, где притяжение становится настолько сильным, что создает точку невозврата для любого вещества, проходящего через него, включая свет. Мы также знаем о других физических системах, которые подчиняются этим же уравнениям, но которыми гораздо легче манипулировать здесь, на нашей планете. Поэтому, если мы хотим проверить, что происходит тогда, когда свет проходит через горизонт событий, но не хотим при этом находиться в черной дыре, то можем вместо этого создать систему жидкостей, которая подчиняется тем же правилам.

Маленькая дыра

На самом деле, создать точный аналог черной дыры в лаборатории практически нереально (если не использовать какой-нибудь сверхмощный коллайдер, конечно). Но можно сделать модели из земных материалов, которые бы вели себя подобно материалу в черной дыре.

Так, например, в университете Ноттингема до сих пор стоит ванна, на примере которой ученые наблюдали одно из свойств гравитационных волн вблизи черной дыры. Они заметили, что некоторые водяные волны, приближаясь к сливу (он изображал черную дыру, которая затягивала вещество вокруг), отскакивали от него и при этом их сила (амплитуда) увеличивалась. То же самое астрономы наблюдали и в случае гравитационных волн и черных дыр в космическом пространстве.

Иногда даже мысленные эксперименты могут серьезно помочь развитию научной дисциплины. Когда в далеком 1972 году физик Уильям Унру предложил свою модель черной дыры, она вызвала лишь улыбку. Он попросил людей представить, как рыба падает вниз вместе с бесконечным водопадом, который движется быстрее скорости звука.

Это значит, что если бы рыба кричала, находясь в этом потоке воды, звуки ее голоса никто и никогда не смог бы услышать, ведь водопад бы уносил их с собой. То же самое, по его словам, происходит и в случае с черной дырой: она не дает вырваться свету, притягивая его к себе сильнее, чем он убегает. Начав с простой шуточной аналогии, Унру сумел обернуть ее в математическую форму и представил в одной из своих статей, которая затем стала очень популярна в научных кругах.

Читайте еще: 5 фактов о черных дырах, которые изменят ваше представление о них

Источник: Nautilus