Опыты, поставленные с обыкновенной проточной водой, позволили проверить гипотезу Стивена Хокинга о том, что черные дыры не такие уж и «черные».

Черная дыра и вода: они и вправду похожи
На этой установке ученые моделировали горизонт событий

Международная группа исследователей, возглавляемая шотландским профессором Ульфом Леонхардтом (Ulf Leonhardt), провела необычные опыты, смоделировав «в ванной» черные дыры с их горизонтом событий.

Подробно о концепции черных дыр и связанных с ними понятиях мы рассказывали в статье «Удивительная история черных дыр». Если же говорить вкратце, то горизонт событий вокруг черной дыры — воображаемая линия, на границе которой скорость соскальзывания материи в дыру превышает скорость света, и преодолев которую ничто не может вернуться обратно. Ну а в водной модели, построенной учеными, горизонт событий — линия, на которой скорость потока текущей воды превышает скорость распространения волн по ее поверхности. Варьируя скорость течения и высоту волн, ученые записывали происходящее на камеру, а затем потратили более 7 месяцев на анализ полученных данных. Они искали возможность подтвердить (или опровергнуть) гипотезу, высказанную знаменитым астрофизиком-теоретиком Стивеном Хокингом еще в середине 1970-х.

Суть его гипотезы состоит в том, что если учитывать квантовые эффекты, то черная дыра является не абсолютно черной. То есть, она не только поглощает все подряд, но и испускает в пространство поток элементарных частиц. Дело в том, что, согласно квантовой теории поля, в физическом вакууме постоянно происходит процесс появления и аннигиляции пар частица-античастица. Такие процессы происходят и вблизи горизонта событий и, упрощая, можно сказать, что одна из частиц утягивается внутрь горизонта, исчезая навсегда — а другая излучается в пространство. Наблюдать излучение Хокинга непосредственно в космосе пока что не удается — но, может, это удастся в лаборатории?

Эту идею ученые протестировали в гидродинамической лаборатории Genimar во Франции, где в их распоряжении был 30-метровый водный канал, оснащенный генератором волн и мощными насосами, способными создавать значительное течение. Обычно к услугам этой установки прибегают судостроители, разрабатывая корпуса новых кораблей и подводных лодок, но остроумные ученые с ее помощью исследовали черные дыры.

Действительно, на полученных записях им удалось наблюдать следы образующихся у «горизонта событий» волн и «антиволн». Сам профессор Леонхардт поясняет: «Конечно, водное течение не создает античастиц, но оно может создавать «антиволны»: обычные волны колеблются вверх и вниз в направлении своего распространения, а эти — наоборот. И мы с определенностью зафиксировали их появление у модели «горизонта событий» в нашем бассейне». «Антиволны» оказались сравнительно слабыми, но все же заметными — впрочем, по словам Леонхардта, их результаты не до конца согласуются с теоретическими раскладками, и предстоит еще большая работа, которая позволит окончательно довести до ума и саму водную модель горизонта событий, и анализ данных, которые она позволяет получить.

Вспомним и о другом весьма остроумном исследовании, в котором масштабное явление изучалось на безвредной лабораторной модели. А именно — бури Юпитера моделировались в мыльном пузыре («Ураганчик»).

По информации PhysOrg.Com