Сверхтекучий гелий (He II), применяемый в новом эксперименте, традиционно используется для быстрого охлаждения объектов. Однако исследователи обнаружили новое применение He II: моделирование искривлённого пространства-времени под воздействием чёрной дыры.
Черные дыры — это участки пространства-времени, где гравитация настолько сильная, что ничего не может покинуть эту область, даже кванты света. Такое сжатие звезды во время ее смерти приводит к образованию таких областей. В центре Млечного Пути находится черная дыра под названием Стрелец А*, масса которой в четыре миллиона раз больше массы Солнца.
Из-за отсутствия света от подобных объектов астрофизики исследуют черные дыры через их воздействие на другие объекты вселенной. Например, в 2019 году телескопу «Горизонт событий» удалось… сфотографироватьСилуэт черной дыры M87 — это раскаленный диск газа и пыли, который она притянула. Астрофизики недавно опубликовали исследование в журнале. NatureВ тексте рассмотрены искажения пространства-времени, которые может создавать вымышленная черная дыра.
Учёные, занимающиеся астрофизикой, провели симуляцию искажения пространства-времени с помощью установки, осуществляющей вращение. сверхтекучий гелий (He II)Эксперименты проводятся для изучения поведения и взаимодействия черных дыр со средой. Сверхтекучесть гелия проявляется при температуре ниже 271 градуса Цельсия. Кинематическая вязкость гелия при такой температуре снижается на порядок по сравнению с водой, что позволило авторам исследования провести аналогию между гравитацией (взаимодействие без «трения») и жидким гелий-4.
В эксперименте использовали установку с вращающимся пропеллером в зоне охлажденного He II. В процессе вращения возникали квантовые вихри, моделирующие гравитационные условия около черной дыры. При увеличении скорости вращения формировалось расширяющееся полое ядро вихря. Астрофизики изучали испарение построенного ими аналога черной дыры, удерживая вихревое ядро за пределами зоны наблюдения и фиксируя движения потоков.
Авторы обнаружили, что квантовые вихри в сверхтекучем гелии формируют поле скоростей, воздействующее на распространение малых волн по поверхности He II. Распространяться по поверхности гелия могли только высокочастотные (с высокой энергией) волны.
Основные процессы в искривлённом вращающемся пространстве-времени, такие как сверхизлучениеИсследователи отметили: «Явление усиления отраженной от вращающейся черной дыры волны и «звон» черных дыр можно исследовать с помощью нынешней системы, внеся небольшие корректировки скорости пропеллера, геометрии контейнера или динамически изменяемых параметров потока».
Новая симуляция даст возможность изучать искривления пространства-времени, создаваемые черными дырами, на Земле без использования телескопов и иной техники, эффективность которой в данном случае ограничена.