Вот уже несколько десятилетий ученые исследуют тайны, окружающие черные дыры — космические монстры, чье гравитационное притяжение, кажется, не подчиняется известным законам физики. Раскрытие секретов этих загадочных явлений даже стало одной из главных задач исследований в области астрофизики. Недавно группа исследователей применила инновационный подход, используя гигантский квантовый вихрь для изучения глубинной природы черных дыр.
Исследование квантовых вихрей
На протяжении десятилетий черные дыры захватывали воображение ученых и широкой публики благодаря своей таинственной природе и загадочным свойствам. Эти области пространства, где гравитация настолько сильна, что ничто, даже свет, не может вырваться наружу, бросают вызов нашему фундаментальному пониманию Вселенной. Поэтому понимание процессов, происходящих вокруг черных дыр, является важнейшей задачей для астрофизиков, поскольку это может помочь нам разгадать некоторые из величайших тайн космоса.
Чтобы ответить на этот призыв к исследованию, группа ученых обратилась к инновационному подходу к изучению вихревых явлений, происходящих вокруг черных дыр. Говоря конкретнее, вместо того чтобы полагаться на прямые наблюдения за массивными и далекими небесными объектами, эти ученые выбрали экспериментальный подход в лаборатории. Их цель — создать миниатюрную копию экстремальных вихрей, возникающих в космосе, но в контролируемой и воспроизводимой среде.
Для этого исследователи решили использовать сверхтекучий жидкий гелий — вещество, которое проявляет удивительные свойства, такие как отсутствие вязкости и способность течь без трения, когда охлаждается до чрезвычайно низких температур. Эта сверхтекучесть позволяет вихрям формироваться и двигаться особенно плавно, что создает идеальную среду для моделирования вихревых явлений, наблюдаемых вокруг черных дыр. Исходя из этого, исследователи разработали методику создания «квантового вихря» внутри сверхтекучего жидкого гелия. Этот вихрь воспроизводит экстремальные вихри, наблюдаемые в космосе, в масштабах, доступных в лаборатории.
Фотография симулятора вихря черной дыры, созданного исследователями.
Исследование секретов черных дыр
Изучая этот вихрь, физики стремились получить важнейшую информацию о поведении черных дыр. В частности, они наблюдали, как тысячи крошечных квантовых вихрей внутри сверхтекучей жидкости объединяются в гигантский вихрь. В частности, исследователи заметили поразительное сходство с явлением «рингдауна», которое возникает, когда недавно слившаяся черная дыра колеблется вокруг своей оси. Это наблюдение позволяет предположить, что квантовые вихри могут дать ценную информацию о квантовых полях в искривленных пространствах вокруг черных дыр.
Эксперимент, проведенный группой исследователей, открывает новые перспективы в нашем понимании черных дыр. В более широком смысле, этот инновационный подход может способствовать развитию астрофизических исследований и нашему пониманию Вселенной в целом.
Подробности исследования опубликованы в журнале Nature.
