شوهدت الملاحظات لأول مرة في محاكاة الثقب الأسود لخزان المياه

كشف العلماء عن معرفة جديدة حول سلوك الثقوب السوداء من خلال البحث الذي يوضح كيف يمكن محاكاة ظاهرة تسمى رد الفعل العكسي.

استخدم فريق جامعة نوتنجهام محاكاة الثقب الأسود التي تتضمن a خزان ماء، لهذا البحث الأخير المنشور في خطابات الفحص البدني. هذه الدراسة هي الأولى لإثبات أن تطور الثقوب السوداء يمكن محاكاة الحقول الناتجة التي تحيط بهم في تجربة معملية.

استخدم الباحثون ملف ماء جهاز محاكاة للدبابات يتكون من دوامة تصريف ، مثل تلك التي تتكون عند سحب السدادة في الحوض. هذا يحاكي الثقب الأسود لأن الموجة التي تقترب جدًا من الصرف يتم جرها إلى فتحة السحب ، غير قادرة على الهروب. أصبحت أنظمة مثل هذه شائعة بشكل متزايد خلال العقد الماضي كوسيلة لاختبار ظواهر الجاذبية في بيئة المختبر الخاضعة للرقابة. على وجه الخصوص ، لوحظ إشعاع هوكينغ في تجربة ثقب أسود تمثيلية تتضمن البصريات الكمومية.

باستخدام هذه التقنية ، أظهر الباحثون لأول مرة أنه عند إرسال الموجات إلى ثقب أسود تناظري ، يمكن أن تتغير خصائص الثقب الأسود نفسه بشكل كبير. الآلية الكامنة وراء هذا التأثير في تجربتهم الخاصة لها تفسير بسيط بشكل ملحوظ. عندما تقترب الأمواج من الصرف ، فإنها تدفع بشكل فعال المزيد من الماء إلى فتحة السدادة ، مما يقلل من إجمالي كمية الماء في الخزان. ينتج عن هذا تعديل في ارتفاع الماء ، والذي يتوافق في المحاكاة مع تعديل خصائص الثقب الأسود.

يوضح المؤلف الرئيسي ، باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور سام باتريك ، كلية العلوم الرياضية ، جامعة نوتنغهام: “لفترة طويلة لم يكن معروفًا ما إذا كان رد الفعل العكسي سيؤدي إلى تغييرات قابلة للقياس في الأنظمة التناظرية. حيث تدفق السائل يتم تشغيله ، على سبيل المثال ، باستخدام مضخة مياه. لقد أظهرنا أن الثقوب السوداء التناظرية ، مثل نظيراتها الجاذبية ، هي بطبيعتها أنظمة رد فعل عكسي. لقد أظهرنا أن الموجات التي تتحرك في حوض التصريف تدفع الماء إلى فتحة السدادة ، مما يغير بشكل كبير معدل التصريف وبالتالي قوة الجاذبية الفعالة للثقب الأسود التناظري.

ما كان مذهلاً حقًا بالنسبة لنا هو أن ردود الفعل كبيرة بما يكفي لدرجة أن ارتفاع الماء في جميع أنحاء النظام ينخفض ​​كثيرًا بحيث يمكنك رؤيته بالعين المجردة! كان الأمر غير متوقع حقًا. تمهد دراستنا الطريق للبحث التجريبي في التفاعلات بين الموجات وأزمنة الفضاء التي تعبرها. على سبيل المثال ، سيكون هذا النوع من التفاعل حاسمًا لدراسة تبخر الثقوب السوداء في المختبر. “

تلقت أبحاث الثقب الأسود في جامعة نوتنغهام مؤخرًا زيادة قدرها 4.3 مليون جنيه إسترليني لمشروع مدته ثلاث سنوات يهدف إلى توفير معلومات إضافية حول فيزياء الكون المبكر والثقوب السوداء.

سيستخدم فريق البحث المحاكيات الكمومية لتقليد الظروف القاسية للكون المبكر والثقوب السوداء. سيستخدم فريق Nottingham معملًا جديدًا حكوميًا لإنشاء نظام ميكانيكي بصري هجين فائق السوائل لتقليد عمليات الثقب الأسود الكمومي في مختبر.