Фізики представили нову методику отримання енергії з чорних дір: які деталі відомі?

Чорні діри є найдивнішими об'єктами у Всесвіті і найцікавіше, що вони не є фізичними об'єктами.

Група фізиків розробила метод, що дозволяє енергії з магнітного поля чорної діри переноситися до навколишньої матерії. Це дослідження було опубліковане на платформі препринтів arXiv, повідомляє 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 формуються внаслідок стиснення матерії під дією гравітаційних сил, коли вона досягає такої густини, що простір-час обрамляє її в горизонт подій. Це свідчить про те, що чорні діри не є звичайними фізичними об'єктами. Вони не містять матерії, а скоріше представляють собою гравітаційний слід у тому місці, де раніше існувала матерія.

Аналогічна ситуація спостерігається і з гравітаційним стисненням обертової матерії. Коли ми говоримо про обертову чорну діру, це не означає, що її горизонт подій обертається подібно до дзиґи. Насправді, в околицях чорної діри простір-час закручується формуючи гравітаційну луну навколо матерії, яка колись оберталася. Саме в цей момент і з’являються незвичайні явища.

Уявіть, що ви скинули нерухомий м'яч у чорну діру, занурюючи його в її глибини. Замість того, щоб прямолінійно рухатися до центру чорної діри, шлях м'яча буде змінюватися, відхиляючись від прямої траєкторії, оскільки він все більше наближається до чорної діри, рухаючись навколо неї все швидше. Це явище відоме як ефект Лензе–Тіррінга, при якому обертові чорні діри «тягнуть» за собою простір-час. У цьому випадку частина обертового руху чорної діри передається м'ячу, навіть коли той знаходиться у вільному падінні. Чим ближче м'яч підходить до чорної діри, тим виразнішою стає ця дія.

Нове дослідження в галузі фізики виявило, як цей ефект може передавати енергію з магнітного поля чорної діри до навколишнього матеріалу. Чорні діри зазвичай оточені акреційним диском, що складається з газу та пилу. Коли речовина в цьому диску обертається навколо чорної діри, вона може генерувати потужне магнітне поле, яке, в свою чергу, здатне нагрівати навколишній матеріал. Хоча основна частина енергії, що виникає від магнітного поля, пов'язана з орбітальним рухом, ефект Лензе-Тіррінга може надати додатковий імпульс.

В основі формування магнітного поля чорної діри лежить об'ємний рух акреційного диска. Проте через ефект Лензе — Тіррінга внутрішня зона диска здійснює рух з дещо вищою швидкістю, ніж це очікується, тоді як зовнішня частина характеризується повільнішим рухом. Це відносне переміщення між різними частинами диска призводить до того, що матерія переміщається відносно магнітного поля, створюючи ефект, подібний до динамо.

Отже, чорні діри генерують електромагнітну енергію в обсягах, які перевищують очікування. Хоча цей феномен є незначним для чорних дір зоряної маси, він має суттєві масштаби у випадку надмасивних чорних дір, як вважають вчені.

Як повідомляв Фокус, вперше зафіксовано унікальне явище народження зірок, яке переосмислює наше розуміння галактик. На думку дослідників, хоча галактика NGC 1386 має поважний вік, вона все ще активно відновлюється завдяки утворенню нових зірок.

Фокус також досліджував причини, чому найбільша планета в Сонячній системі не має твердого ґрунту. Це означає, що на Юпітері неможливо ходити, а також немає можливості для посадки космічного апарата.