«Обратную реакцию» черной дыры смоделировали в резервуаре с водой
Черные дыры изучать непросто: для этого используются мощные детекторы гравитационных волн, а увидеть такие объекты можно только анализируя их гравитационное влияние на соседние объекты. Физики смогли впервые наблюдать обратную реакцию черной дыры в лаборатории, используя резервуар с водой
Если набрать воды в ванну, а затем открыть пробку, можно увидеть формирование водоворота. По некоторым аспектам своего поведения такой водоворот похож на черную дыру. Сходство состоит, например, в том, что волна, которая подходит слишком близко к сливу, затягивается им и не может вырваться.
За последнее десятилетие подобные системы приобрели все большую популярность как средство проверки гравитационных явлений в контролируемой лабораторной среде. В частности, излучение Хокинга было замечено в «аналоговом» эксперименте с черной дырой, в котором также была использована квантовая оптика.
Используя этот метод, авторы новой работы впервые показали, что когда волны падают в такую «аналоговую» черную дыру, то ее свойства могут значительно изменяться. Механизм, лежащий в основе этого эффекта, имеет удивительно простое объяснение. Когда волны приближаются к сливу, они буквально «вталкивают» в него все больше воды, в результате чего общее количество жидкости в резервуаре уменьшается. Это приводит к изменению высоты водяного столба, что соответствует изменению свойств черной дыры. Такое явление называется обратной реакцией, так как изменения в структуре горизонта событий начинают определять свойства черной дыры, а не наоборот.
Долгое время было неясно, приведет ли такая обратная реакция к каким-либо измеримым изменениям в модельных «аналоговых» системах, где поток жидкости приводится в движение, например, с помощью водяного насоса. Исследователи показали, что такие модели черных дыр, как и их космические объекты, изменяют свои свойства в результате обратной реакции.
Что действительно поразило авторов, так это то, что сила обратной реакции настолько велика, что падение уровня жидкости в результате нее можно заметить невооруженным глазом. Научная работа открывает путь к исследованиям взаимодействий между волнами и пространством в лабораторных условиях. Например, этот тип взаимодействия будет иметь решающее значение для изучения явления испарения черных дыр.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.