Физики впервые в истории создали… «бомбу из черной дыры»
В 1969 году Роджер Пенроуз придумал идею, которая казалась безумной. Ученый предложил извлекать энергию… из черной дыры. Но полвека спустя исследователи создали ее миниатюрную модель в лабораторных условиях, открыв путь к пониманию самых загадочных объектов Вселенной.
Итак, когда-то Пенроуз, опираясь на общую теорию относительности Эйнштейна, описал процесс, который позже назвали именем этого физика. Пенроуз предположил: если частица пролетит рядом с вращающейся черной дырой, то она может украсть часть «силы» космической бездны.

Траектории движения тел в процессе Пенроуза
Дело в том, что дыра буквально «закручивает» пространство-время вокруг себя, создавая область, где законы физики работают иначе. Частица, попавшая в эту зону, ускоряется до невероятных скоростей, а затем выбрасывается обратно с большей энергией, чем имела изначально.
В 1971 году советский физик Яков Зельдович перенес эту идею в лабораторию. Он рассчитал, что похожий эффект «сверхизлучения» может происходить, когда свет взаимодействует с металлическим цилиндром, вращающимся на огромной скорости. Если точнее, то для возникновения эффекта Пенроуза цилиндр должен вращаться с частотой, равной частоте света — что было практически нереально.
— Хендрик Ульбрихт, Саутгемптонский университет (Великобритания).
Но Зельдович на этом не успокоился. Ученый из СССР предположил, что если окружить цилиндр зеркалами, энергия будет отражаться и накапливаться, пока не произойдет взрыв. Применительно к черным дырам это означало: их вращение способно генерировать колоссальные выбросы энергии, сравнимые со вспышкой сверхновой. Так родилась концепция «бомбы из черной дыры» — устройства, которое превращает космический вакуум в источник энергии.
В 2020 году, во время карантина из-за COVID-19, Хендрик Ульбрихт решил проверить идею Зельдовича. В своей домашней лаборатории он собрал установку из вращающегося алюминиевого цилиндра и магнитных катушек. Результаты превзошли ожидания: система начала генерировать энергию, заметно усиленную.
— вспоминает ученый.
Позже Ульбрихт и его команда создали более сложный прототип. Цилиндр, вращаемый электродвигателем, окружили тремя слоями катушек, создающими магнитное поле. Катушки играли роль «зеркал», а поле имитировало свет. Как и предсказывал Зельдович, система входила в режим положительной обратной связи: слабый сигнал на входе усиливался, превращаясь в мощный импульс.

При желании можно извлекать энергию буквально из пустоты
Но самое удивительное произошло, когда ученые убрали внешнее магнитное поле. Установка продолжала генерировать энергию, извлекая ее буквально из «шума» вакуума.
— объясняет Ульбрихт.
Эксперимент подтвердил: физические принципы, действующие в лаборатории, идентичны тем, что управляют черными дырами.
— Витор Кардозу, Лиссабонский университет.
Черные дыры — не просто «космические пылесосы». Их вращение влияет на структуру пространства-времени, порождает гравитационные волны и, возможно, связаны с таинственной темной материей. Лабораторная модель Ульбрихта дает ученым инструмент для изучения этих процессов.
Например, если вокруг реальной черной дыры существуют невидимые поля (например, порождающие темную материю), сверхизлучение должно их «раскачивать», создавая облака частиц. Это, в свою очередь, замедлит вращение дыры или вызовет гравитационные волны, которые можно зафиксировать.
— Кардозу.
Интересно, что в 2019 году проект Event Horizon Telescope впервые получил изображение черной дыры в галактике M87. Ее кольцевая структура и тень подтвердили предсказания Эйнштейна. Теперь же эксперименты вроде установки Ульбрихта позволяют заглянуть «внутрь» дыр, исследуя их динамику.

Первое изображение черной дыры
Сегодня модель «бомбы из черной дыры» — лишь первый шаг. Ученые планируют усложнить эксперименты, добавив больше катушек или изменив скорость вращения. Но главный вопрос остается открытым: если черные дыры действительно способны накапливать и высвобождать энергию, как это меняет наше понимание Вселенной?
Возможно, в будущем мы научимся «считывать» сигналы от далеких дыр, расшифровывая их взаимодействие с темной материей. Или обнаружим, что сверхизлучение — ключ к новым источникам энергии. А пока ясно одно: даже в скучном карантине можно совершить открытие, которое перевернет астрофизику.
Энергия из пустоты
Итак, когда-то Пенроуз, опираясь на общую теорию относительности Эйнштейна, описал процесс, который позже назвали именем этого физика. Пенроуз предположил: если частица пролетит рядом с вращающейся черной дырой, то она может украсть часть «силы» космической бездны.

Траектории движения тел в процессе Пенроуза
Дело в том, что дыра буквально «закручивает» пространство-время вокруг себя, создавая область, где законы физики работают иначе. Частица, попавшая в эту зону, ускоряется до невероятных скоростей, а затем выбрасывается обратно с большей энергией, чем имела изначально.
В 1971 году советский физик Яков Зельдович перенес эту идею в лабораторию. Он рассчитал, что похожий эффект «сверхизлучения» может происходить, когда свет взаимодействует с металлическим цилиндром, вращающимся на огромной скорости. Если точнее, то для возникновения эффекта Пенроуза цилиндр должен вращаться с частотой, равной частоте света — что было практически нереально.
Невозможно вращать что-либо состоящее из материи с такими скоростями
— Хендрик Ульбрихт, Саутгемптонский университет (Великобритания).
Но Зельдович на этом не успокоился. Ученый из СССР предположил, что если окружить цилиндр зеркалами, энергия будет отражаться и накапливаться, пока не произойдет взрыв. Применительно к черным дырам это означало: их вращение способно генерировать колоссальные выбросы энергии, сравнимые со вспышкой сверхновой. Так родилась концепция «бомбы из черной дыры» — устройства, которое превращает космический вакуум в источник энергии.
Черная дыра «в пробирке»
В 2020 году, во время карантина из-за COVID-19, Хендрик Ульбрихт решил проверить идею Зельдовича. В своей домашней лаборатории он собрал установку из вращающегося алюминиевого цилиндра и магнитных катушек. Результаты превзошли ожидания: система начала генерировать энергию, заметно усиленную.
Я был так взволнован, что, можно сказать, это спасло меня во время пандемии
— вспоминает ученый.
Позже Ульбрихт и его команда создали более сложный прототип. Цилиндр, вращаемый электродвигателем, окружили тремя слоями катушек, создающими магнитное поле. Катушки играли роль «зеркал», а поле имитировало свет. Как и предсказывал Зельдович, система входила в режим положительной обратной связи: слабый сигнал на входе усиливался, превращаясь в мощный импульс.

При желании можно извлекать энергию буквально из пустоты
Но самое удивительное произошло, когда ученые убрали внешнее магнитное поле. Установка продолжала генерировать энергию, извлекая ее буквально из «шума» вакуума.
Мы извлекаем полезный сигнал из хаоса, подобно тому как возникает взрывная энергия из нестабильной черной дыры
— объясняет Ульбрихт.
Эксперимент подтвердил: физические принципы, действующие в лаборатории, идентичны тем, что управляют черными дырами.
Точные замеры подтверждают: такие процессы действительно происходят и в физике черных дыр
— Витор Кардозу, Лиссабонский университет.
Ключ к темной материи и гравитационным волнам
Черные дыры — не просто «космические пылесосы». Их вращение влияет на структуру пространства-времени, порождает гравитационные волны и, возможно, связаны с таинственной темной материей. Лабораторная модель Ульбрихта дает ученым инструмент для изучения этих процессов.
Например, если вокруг реальной черной дыры существуют невидимые поля (например, порождающие темную материю), сверхизлучение должно их «раскачивать», создавая облака частиц. Это, в свою очередь, замедлит вращение дыры или вызовет гравитационные волны, которые можно зафиксировать.
Для этого типа темной материи детекторы частиц могут быть значительно лучше, чем Большой адронный коллайдер в ЦЕРНе
— Кардозу.
Интересно, что в 2019 году проект Event Horizon Telescope впервые получил изображение черной дыры в галактике M87. Ее кольцевая структура и тень подтвердили предсказания Эйнштейна. Теперь же эксперименты вроде установки Ульбрихта позволяют заглянуть «внутрь» дыр, исследуя их динамику.

Первое изображение черной дыры
А что же будет дальше?
Сегодня модель «бомбы из черной дыры» — лишь первый шаг. Ученые планируют усложнить эксперименты, добавив больше катушек или изменив скорость вращения. Но главный вопрос остается открытым: если черные дыры действительно способны накапливать и высвобождать энергию, как это меняет наше понимание Вселенной?
Возможно, в будущем мы научимся «считывать» сигналы от далеких дыр, расшифровывая их взаимодействие с темной материей. Или обнаружим, что сверхизлучение — ключ к новым источникам энергии. А пока ясно одно: даже в скучном карантине можно совершить открытие, которое перевернет астрофизику.
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Возможно, целлофановые пчелы — спасение человечества: они миллионы лет делают то, что нужно нам как воздух
Поразительно, но удивительный продукт ученые нашли почти полвека назад, но почему-то до последнего времени не обращали на него внимания...
Тайна скифской ДНК: что поразило российских ученых, когда они заглянули в геном легендарных кочевников древности
Оказалось, что 2500 лет подряд историки ошибались в происхождении этого народа. Теории и учебники придется серьезно переписать...
Новый рецепт апокалипсиса: даже небольшая ядерная боеголовка на орбите гарантировано выведет из игры 99% аппаратов за считаные дни
Однако самое опасное, по словам ученых, начнется позже. Почему космос будет фактически закрыт?...
Ненужный рай: 1500-километровое путешествие показало, почему древние люди обходили стороной Зеленую Аравию
Выяснилось, что питьевая вода еще не делает местность пригодной для жилья. Племенам из древности требовалось еще кое-что необходимое...
Назад в будущее: в России вернут проводное радио. Зачем? Почему спорят эксперты?
В технологию уже вложено более миллиарда рублей, а МЧС называет проводное радио лучшим способом оповещения на сегодня...
Древние майя настолько любили красный цвет, что в итоге эта страсть, возможно, стала одной из причин гибели цивилизации
Ученые нашли доказательства, как яркая краска способствовала краху великой империи...
Авиация в США наконец-то уходит… с дискет: почему так поздно и как с этим обстоят дела в России?
Американцы потратили на выход из 90-х чудовищные суммы, но далеко не факт, что все заработает в срок и как надо...
Настоящий Ковчег Завета, возможно, спрятан в Эфиопии: почему его может видеть только один человек?
Этой истории 3000 лет, но она до сих пор далека от своего завершения...
Загадочный астероид неожиданно ускорился: у астрофизиков заканчиваются объяснения и гипотезы
Пожалуй, это самый интересный космический детектив за последнее время, и пока он далек до финала...
Наша Вселенная скреплена невидимым галактическим клеем: и без него нас бы не было
По словам ученых, «склеивание» произошло уже в первые секунды существования мироздания...
Парадокс Древнего Перу: жили мирно, но при этом приносили массовые и жестокие человеческие жертвы. Почему?
Ученый рассказал, какую роль в истории сыграл Эль-Ниньо и почему ритуальные убийства совершали «без гнева и конфликта»...
Усиленно боролись за чистоту, но просчитались: как роковая ошибка властей поставила под угрозу целый средневековый город
Норвежский Тронхейм был самым чистым в Европе, однако руководству города этого показалось мало. Хотели как лучше, а получилось как всегда...
В России создана революционная упаковка: молоко будет свежим целый месяц
Разбираемся: не испортился ли вкус продукта и когда ожидать чудо-пачки в продаже...
Выход на новый уровень: почему Россия возрождает проводное радио, а Китай давно прокачал этот вид связи
У старой технологии обнаружился огромный потенциал, который поможет миллионам людей...