Дослідники зі Школи фізики і астрономії Університету Глазго у Великобританії довели піввікову гіпотезу, з якої випливає, що технологічно розвинені позаземні цивілізації потенційно можуть отримати енергію з обертових чорних дір. Стаття дослідників опублікована в журналі Nature Physics.
У 1969 році англійський фізик Роджер Пенроуз припустив, що інопланетяни можуть витягувати енергію з обертової чорної діри завдяки тому, що частинки або хвилі, які пролітають крізь ергосферу, несуть із собою енергію обертання чорної діри (це явище стало називатися процесом Пенроуза). Радянський фізик Яків Зельдовіч розвинув цю ідею і висунув гіпотезу, що швидко обертовий циліндр здатний посилювати падаючі на нього «закручені» електромагнітні хвилі (тобто мають певний орбітальний кутовий момент), в тому числі квантові флуктуації у вакуумі. Однак цей ефект досі не був перевірений експериментально, оскільки циліндр повинен був обертатися з частотою як мінімум мільярд разів в секунду.
У новій роботі вченим вперше вдалося спостерігати ефект Зельдовича, досягнутий за допомогою акустичних хвиль частотою 60 герц. В ході експерименту дослідники встановили 16 динаміків у вигляді кільця і направили звук в бік обертового диска, виготовленого з шумопоглинаючої піни. При цьому акустичні хвилі від одного динаміка відставали по фазі від хвиль з іншого динаміка, що дозволило зімітувати орбітальний кутовий момент. Умови, що задовольняють ефекту Зельдовича, були досягнуті при обертанні диска з частотою всього лише 15-30 оборотів в секунду.
Результати експерименту підтвердили, що низькочастотні моди можуть посилюватися до 30 відсотків, проходячи крізь шумопоглинаючий шар диска. По мірі того, як швидкість обертання диска збільшується, частота звукових хвиль падає з-за ефекту Доплера, проте при досягненні певної швидкості вона знову повертається до колишнього значення, при цьому гучність (тобто амплітуда) збільшується. Це відбувається внаслідок того, що хвилі забирали частину енергії обертання у диска.
Процес Пенроуза відбувається, коли тіло має дві частини, одна з яких падає за обрій подій. Якщо два фрагменти мають певні швидкості, особливе положення відносно один одного і летять за правильними траєкторіями, то падіння одного фрагмента передає енергію іншої частини, більшої, ніж та енергія, яку тіло володіло спочатку. Для стороннього спостерігача це виглядає так, немов тіло розділилося на частину з позитивною енергією і частину з «негативною енергією», яка при падінні за горизонт зменшує момент імпульсу чорної діри. В результаті перший фрагмент вилітає з эргосфери, «забираючи» енергію обертання чорної діри.
Натхнення: earth-chronicles.ru