Чёрная дыра - весьма специфический физический объект. Её существование следует из теории относительности и долгое время считалось только теоретическим. Сегодня сомнений на этот счёт не осталось, но объект так и не потерял своего очарования. Это некоторая странная система с невероятной гравитацией, где вся материя сжимается в одну точку. Было бы очень интересно найти какой-то аналогичный объект на Земле и "потрогать его руками". Но есть ли такие?
Прямого сравнения найти не получится, однако мы можем использовать некоторые аналогии по косвенным признакам. И не надо шутить, про пустой карман или кошелёк.
Звуковые чёрные дыры
Мы можем создавать звуковые черные дыры, иногда называемые акустическими черными дырами. Они образуются в текущих жидкостях и являются областями, из которых фононы не могут вырваться, поскольку жидкость течет быстрее скорости звука в этой области. Фононы являются возмущениями звука, и в звуковых черных дырах они играют ту же роль, что и фотоны, которые не могут вырваться из гравитации настоящих черных дыр.
Ученые использовали эти увлекательные явления, чтобы узнать больше о настоящих черных дырах, которые находятся слишком далеко от нас. Совпадений с реальными чёрными дырами тут предостаточно.
- Акустические черные дыры, как и настоящие черные дыры, имеют горизонт событий, который является границей, где скорость текущей жидкости изменяется от скорости звука до скорости ниже скорости звука.
- Они испускают фононную версию фотонного излучения Хокинга.
- Теоретический процесс сверхизлучения, в котором энергия может извлекаться из черных дыр, был проверен с использованием звуковых черных дыр.
- Движение фононов в идеальных жидкостях похоже на движение полей, таких как гравитация, в пространстве-времени.
Любая жидкость может быть использована для создания звуковых черных дыр, но вязкость большинства жидкостей затрудняет обнаружение эффектов, подобных излучению Хокинга. Для этих экспериментов лучше использовать экзотические жидкости, такие как конденсат Бозе-Эйнштейна, сверхтекучий гелий или одномерный вырожденный ферми-газ.
Водосброс с плотины
Есть очень популярная механическая аналогия чёрной дыры. На настоящий объект она похожа лишь способностью поглощать материю в виде мегатонн воды. На картинке водосбросное отверстие плотины. Оно нужно, чтобы не допустить переполнения плотины. Это хороший аналог черной дыры. Если представить, что есть люди в гребных лодках вместо ракетных кораблей, и их максимальная скорость гребли меньше скорости течения воды внутри красной линии. Тогда красная линия похожа на горизонт событий. Обратите внимание, что на красной линии нет ничего необычного, это просто место, где течение достигает определенной скорости. У настоящей чёрной дыры всё также.
Гелиоскоп
Гелиоскоп - это инструмент, предназначенный для изучения Солнца. Его линзы и зеркала, доведенные до абсолютной точности, собирают и фокусируют солнечную энергию с невероятной силой. Теоретически, эта колоссальная концентрация энергии может достичь сингулярности, подобной той, что существует в центре чёрной дыры.
Но что, если гелиоскоп начнет “поглощать” не только свет, но и пространство-время вокруг себя?
Сконцентрированная энергия гелиоскопа может создать микроскопические, но самодостаточные вселенные, с собственными законами физики, рождающимися и умирающими в мгновение ока. Наблюдение за этими микрокосмами могло бы перевернуть наше понимание фундаментальных сил и даже стать ключом к созданию новых форм жизни.
Материал Vantablack
Это сверхчерное покрытие, которое поглощает до 99,965% видимого света со всех углов обзора (также поглощает множество других невидимых длин волн в электромагнитном спектре). Эффект подобен взгляду на дыру в пространстве-времени. Покрытые объекты становятся полностью черными и безликими.
Объект не отражает ничего в видимой области, а потому легко тягается с чёрной дырой по аналогии с поглощением света.
Вместо итога
На самом деле чёрная дыра, с точки зрения наблюдателя - это просто большой объект (минимум 3,2 солнечных массы… при таком размере это небольшой объект в этой Вселенной). Ничего мистического в этом нет. Это просто тело огромной массы. Мы сможем даже легко вывести его на орбиту с помощью наших земных технологий.
Просто посмотрите на нашу солнечную систему и представьте себе солнце в 3 раза больше. Астрономы уже открыли планеты вокруг звезд гораздо большего размера.
В чем же разница? В черной дыре масса создает достаточно гравитации, чтобы «сжать» всю материю в точку. По сути можно грубо предполагать, что любое невероятно массивное тело на нашей планете - это потенциальное зарождение чёрной дыры. Другое дело, что физика процессов невероятно интересна, а потому полезно узнать про звуковые черные дыры и подобные примеры.
Не забывайте, что у канала есть премиум-раздел
⚠️ На всякий случай потихоньку переношу материалы с ДЗЕНа в Телеграм и делаю архив. Мало ли что...Читайте лучшие статьи с канала здесь и не забывайте подписаться!
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!