Фізики запропонували спосіб вилучення енергії з чорної діри: як це працює

Фізики описали спосіб, за допомогою якого енергія з магнітного поля чорної діри може передаватися в довколишню матерію. Дослідження опубліковано на сервері препринтів arXiv, пише Phys.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Гравітаційне поле обертової чорної діри, що обертається, є не лише надзвичайно сильним, а й дуже дивним. Гравітація чорної діри настільки величезна, що викривляє простір і час. Водночас вона настільки дивна, що навіть такі поняття, як рух і обертання, перевертаються з ніг на голову. Розуміння того, як працює чорна діра, дуже складне, але саме обертання і рух допомагають ученим зрозуміти, як чорні діри створюють величезну енергію.

Чорні діри створюються, коли матерія стискається під впливом гравітації і стає настільки щільною, що простір-час укладає її в горизонт подій чорної діри. Це означає, що чорні діри не є фізичними об'єктами у звичному сенсі. Вони не складаються з матерії, а радше є гравітаційним відбитком того місця, де була матерія.

Те ж саме стосується і гравітаційного стиснення обертової матерії. Якщо йдеться про чорну діру, що обертається, це не означає, що її горизонт подій обертається як дзига. Це означає, що простір-час поблизу чорної діри закручений у вигляді гравітаційної луни матерії, що колись оберталася. І саме тоді виникають дивні явища.

Уявіть, що викинули в чорну діру м'яч, який не обертається, прямо в її надра. Замість того, щоб падати по прямій лінії до чорної діри, траєкторія руху м'яча зміститься в бік від орбітальної траєкторії в міру його падіння, рухаючись навколо чорної діри все швидше в міру наближення. Цей відомий, як ефект Лензе — Тіррінга, коли чорні діри під час обертання захоплюють за собою сам простір-час. У цьому випадку частина обертання чорної діри передається м'ячу, навіть якщо м'яч перебуває у вільному падінні. Що ближче м'яч до чорної діри, то сильніший ефект.

Нове дослідження фізиків показує, як цей ефект може передавати енергію з магнітного поля чорної діри в прилеглу матерію. Чорні діри часто мають навколо себе аккреційний диск із газу та пилу. Коли матеріал диска обертається навколо чорної діри, він може створювати потужне магнітне поле, яке може нагрівати матерію. Хоча більша частина енергії, створюваної магнітним полем, викликана орбітальним рухом, ефект Лензе — Тіррінга може додати додатковий поштовх.

По суті, магнітне поле чорної діри створюється за рахунок об'ємного руху аккреційного диска. Але завдяки ефекту Лензе — Тіррінга внутрішня частина диска рухається трохи швидше, ніж повинна, а зовнішня частина рухається трохи повільніше. Цей відносний рух між ними означає, що матерія рухається відносно магнітного поля, створюючи свого роду ефект динамо.

Таким чином чорна діра створює більше електромагнітної енергії, ніж можна було б очікувати. Хоча цей ефект дуже маленький у чорних дір зоряної маси, він досить великий у надмасивних чорних дір, вважають фізики.

Як уже писав Фокус, вперше виявлено незвичайну появу зірок, що змінює уявлення про галактики. За словами вчених, незважаючи на те, що галактика NGC 1386 є старою, вона продовжує омолоджуватися за рахунок нових зірок.

Також Фокус писав про те, чому у найбільшої планети Сонячної системи немає твердої поверхні. Тобто на Юпітері нема по чому ходити і не можна посадити космічний корабель.