Laboratorioon on vaikea tehdä mustaa aukkoa. Sinun täytyy kerätä kasa massaa, puristaa sitä, kunnes se kaatuu painovoimaisesti itsensä päälle, työskentele, työskentele, työskentele. Se on niin vaikea tehdä, ettemme ole koskaan tehneet sitä. Voimme kuitenkin tehdä simuloidun mustan aukon käyttämällä vesisäiliötä, ja se voi kertoa meille mielenkiintoisia asioita mustien aukkojen toiminnasta.
Mustien aukkojen vesisimulaatiot ovat mahdollisia, koska veden käyttäytymistä kuvaava matematiikka on samanlaista kuin matematiikka, joka kuvaa asioiden, kuten gravitaatioaaltojen, käyttäytymistä. Gravitaatiovuorovaikutukset tapahtuvat nestemäisillä tavoilla, joten voit käyttää nestettä niiden tutkimiseen. Näillä vesimalleilla on kuitenkin rajoituksia, joten sinun on oltava varovainen tutkiessasi vesisimulaatioita.
Yksi mustien aukkojen vesimallien ongelma on se, että simulaatiota täytyy ajaa, jotta se jatkuu. Oletetaan, että haluat tutkia, kuinka musta aukko voi vangita aineen. Voit simuloida mustaa aukkoa vesipyörteellä, joka on samanlainen kuin tornadon kaltainen pyörte, jonka näet joskus tyhjennettäessä kylpyammetta. Pyörteen pitämiseksi käynnissä sinun on saatava järjestelmääsi virta, jotta kuvio pysyy vakaana riittävän pitkään, jotta saat hyvää dataa.
Tämän vuoksi yleisesti uskottiin, että vesimalleilla ei voi olla vaikutusta, jonka pitäisi tapahtua todellisissa mustissa aukoissa, eli vastareaktiossa. Takaisinreaktio tapahtuu, kun kyseessä on vuorovaikutus, jossa kohde reagoi takaisin ympäristöönsä. Esimerkiksi kun musta aukko vangitsee ainetta, sen massa kasvaa. Tämä massan lisäys muuttaa sitä, miten musta aukko vääntää tilaa ympärillään, mikä muuttaa ympäröivää tilaa hieman. Vastareaktio on tärkeä ilmiö, mutta se on hienovarainen ja vaikeasti tutkittava.
Mustaa aukkoa simuloiva vesipyörre. Luotto: Nottinghamin yliopisto
Äskettäin ryhmä on kuitenkin havainnut, että vastareaktio voidaan nähdä vesisimulaatiomalleissa. Tutkimuksessa selvitettiin, kuinka gravitaatioaaltojen tausta voisi olla vuorovaikutuksessa pyörivän mustan aukon kanssa. Vesimallissaan he loivat vesipyörteen, joka simuloi mustaa aukkoa, ja synnytti sitten aaltojen aaltoilun pyörrettä kohti. Pyörteen ja aaltoilun välinen reaktio sai pyörteen kasvamaan nopeammin kuin tavallisesti. Tällä tavalla gravitaatioaallot voisivat kiihdyttää mustan aukon kasvua vastareaktiovaikutuksen kautta.
Vesisimulaatiossa vastareaktio oli niin voimakas, että tiimi näki näkyvästi säiliön vedenpinnan laskevan sen tapahtuessa, mikä osoitti, että reaktio voi tapahtua lyhyessä ajassa.
Vaikka tämä tutkimus on sinänsä mielenkiintoinen, työ osoittaa myös, että vastareaktio on otettava huomioon monissa vesisimulaatioissa. Yleensä on oletettu, että vesipyörresimulaatiot voivat olettaa paikallaan olevan taustan, mikä tarkoittaa, että kaikki vastareaktiot voidaan jättää huomioimatta mallissa. Tämä työ osoittaa, kuinka tämä oletus ei ehkä toimi, kun tutkitaan muita mustan aukon vaikutuksia, kuten Hawkingin säteilyä.
Kestää jonkin aikaa, ennen kuin laboratoriossa voidaan tehdä oikeita mustia aukkoja. Onneksi tämän kaltaisilla vesisimulaatioilla on meille vielä paljon opetettavaa.
Viite:Goodhew, Harry ym. ' Vastareaktio analogisessa mustan aukon kokeessa .'Physical Review Letters126,4 (2021): 041105