Vedcom sa po päťdesiatich rokoch konečne podarilo v laboratóriu napodobniť takzvanú „bombu čiernej diery“ – experiment, ktorý potvrdzuje dlho teoretizovaný jav známy ako Zel’dovichov efekt. Tento fascinujúci fyzikálny proces, ktorý pred polstoročím navrhol bieloruský fyzik Jakov Zel’dovič, ukazuje, že v určitých podmienkach možno z rotujúceho objektu získať energiu – bez nutnosti existencie samotnej čiernej diery, informuje IFLScience.

Základy tejto myšlienky však siahajú ešte hlbšie do histórie, konkrétne do roku 1969, keď britský fyzik a matematik Roger Penrose navrhol spôsob, ako extrahovať energiu z čiernej diery pomocou objektu vloženého do jej ergosféry – teda oblasti tesne mimo horizontu udalostí.

Ak by sa objekt rozpadol na dve časti, jedna by bola pohltená čiernou dierou a druhá by mohla uniknúť s väčším množstvom energie, než malo pôvodné teleso. Tento jav síce neznie v súlade so zákonom zachovania energie, no v rámci všeobecnej relativity je to možné, pretože čierna diera absorbuje fragment s negatívnou energiou, čím stráca časť svojej rotačnej energie.

Vytvorili čiernu dieru bez čiernej diery

Zel’dovič prišiel s myšlienkou, že podobný princíp by sa dal testovať aj bez čiernych dier, a to pomocou klasických vlnových javov – konkrétne dopplerovho efektu. Kým lineárny dopplerov efekt poznáme ako zmenu výšky zvuku pri prechode sirény sanitky, existuje aj rotačná verzia tohto efektu. Tá sa objavuje, keď sa vlny odrážajú od rotujúceho objektu a ich frekvencia sa pri správnej rýchlosti zmení natoľko, že z kladnej prejde na zápornú, čo v praxi znamená, že vlny „kradnú“ energiu z rotácie objektu.

NASA/Midjourney

Fyzici vedení Dr. Marion Cromb z University of Southampton už pred niekoľkými rokmi dokázali tento efekt pomocou zvukových vĺn a rotujúceho disku. Najnovšie však prišli s dôležitým prelomom – dokázali tento efekt aj s elektromagnetickými vlnami. Použili jednoduché zariadenie – rezonančný obvod a rotujúci hliníkový valec – ktoré spolu vytvorili podmienky potrebné na to, aby vlny s uhlovým momentom boli namiesto pohltenia objektom zosilnené. Kľúčom bolo, že objekt sa musel otáčať rýchlejšie, než bola frekvencia prichádzajúcich vĺn, čím sa zmenili natoľko, že z pohľadu objektu mali zápornú frekvenciu. A záporná absorpcia znamená zosilnenie.

Experiment vyvrcholil tým, čo vedci označujú ako analóg „čiernej diery bomby“ – jav, keď sa energia opakovane odráža a zosilňuje, čo vedie k explozívnemu nárastu signálu. Pomocou hliníkového valca a nízko-stratového rezonátora sa im podarilo vytvoriť systém, ktorý zo zdanlivého ničoho generuje elektromagnetické módy. V ich slovách „systém vykazuje exponenciálne nekontrolované zosilňovanie spontánne generovaných elektromagnetických módov, čím demonštruje elektromagnetický analóg Pressovej a Teukolského ‘čiernej diery bomby’“.

Aj keď nejde o skutočné vysávanie energie z čiernej diery, experiment ukazuje, že takéto javy by v teoretickej rovine mohli existovať aj v astrofyzikálnych podmienkach. Vedci poznamenávajú, že budúcou výzvou zostáva pozorovanie spontánneho generovania elektromagnetických vĺn zo samotného vákuového prostredia – čo podľa nich už nie je otázkou teórie, ale čisto technologickej výzvy.

Čítajte viac z kategórie: Novinky