(Ray Massey/The Image Bank/Getty Images) Wenn ein schwarzes Loch aktiv ist, neigen wir dazu, uns auf die Wirkung zu konzentrieren, die es auf das Material hat, das es schlürft. Es ist sinnvoll, dies zu tun; Schwarze Löcher selbst sind schwer zu untersuchen. Aber die Wechselwirkung zwischen dem Schwarzen Loch und der Materie sollte sich auch auf das Schwarze Loch auswirken – je mehr Materie zunimmt, desto mehr Masse sollte es gewinnen.
Solche kleinen Feedback-Antworten – insbesondere solche, die bisher als trivial ignoriert wurden – werden als bezeichnet Rückreaktionen , und Wissenschaftler haben gerade ein Analogon zu einem solchen Phänomen beobachtet, das spezifisch für Schwarze Löcher ist und in Wasser zu sehen ist, das in einem Abfluss hinabströmt.
Es handelt sich um eine Entdeckung, die dabei helfen könnte, Phänomene von Schwarzen Löchern zu untersuchen, die für unsere aktuellen Instrumente wie das zu subtil sind Hawking-Strahlung Es wird angenommen, dass es von Schwarzen Löchern emittiert wird. Hierbei handelt es sich um eine theoretische Art von Schwarzkörperstrahlung, die schließlich – nach sehr, sehr langer Zeit – dazu führen würde, dass ein Schwarzes Loch vollständig verdampft, sofern es überhaupt nicht wächst.
Um kosmische Objekte detaillierter zu untersuchen, als es uns über die riesigen Entfernungen des Weltraums möglich wäre, können in einem Labor verkleinerte Versionen oder Analoga erstellt werden. Wie zum Beispiel ein kürzlich durchgeführtes Experiment zur Replikation Druck im Kern des Weißen Zwergs .
Analoga zu Schwarzen Löchern sind eine hervorragende Möglichkeit, mehr über diese rätselhaften Objekte herauszufinden, und verschiedene Arten können auf vielfältige Weise dabei helfen, ihre Geheimnisse zu enthüllen.
Optische Faser Und Bose-Einstein-Kondensate Beide wurden genutzt, um mehr über die Hawking-Strahlung zu erfahren. Aber eines der einfachsten Dinge hat damit zu tun, wie sich Schwarze Löcher ernähren: die Entleerender Badewannenwirbel .
Die Akkretion von Schwarzen Löchern kann mit Wasser verglichen werden, das durch einen Abfluss wirbelt. Wenn man Materie wie eine Welle in einem Feld behandelt, kann das Wasser die Raumzeit selbst oder ein Feld mit Quantenaktivität darstellen.
Die Messung der Wellenreaktionen, wenn das Wasser in einem wirbelnden Abfluss verschwindet, könnte etwas über das Verschwinden von Energiewellen in einem Schwarzen Loch aussagen.
Ein Badewannenwirbel-Analogon zum Schwarzen Loch. (Die Universität Nottingham)
Aus solchen Analogien haben wir viel über die Wirkung von Schwarzen Löchern auf den Raum und die Materie um sie herum gelernt. Aber da eine externe Wasserpumpe den Hintergrund des Systems stabil hielt, war unklar, ob ein Wasser-Schwarzloch-Analogon die Freiheit haben würde, auf Wellen reagieren zu können.
Diese Reihe von Experimenten ist das erste Mal, dass ein abfließender Badewannenwirbel eine Wirkung auf das Schwarze Loch selbst gezeigt hat.
„Wir haben gezeigt, dass analoge Schwarze Löcher, genau wie ihre Gravitationsgegenstücke, von Natur aus rückwirkende Systeme sind.“ sagte der Physiker Sam Patrick der University of Nottingham im Vereinigten Königreich.
„Wir haben gezeigt, dass Wellen, die sich in einer ablaufenden Badewanne bewegen, Wasser durch das Abflussloch drücken, wodurch sich die Abflussgeschwindigkeit erheblich verändert und sich folglich die effektive Anziehungskraft des analogen Schwarzen Lochs verändert.“
Wenn Wellen in das System in Richtung Abfluss geschickt wurden, drückten sie zusätzliches Wasser hinein und beschleunigten den Ansammlungsprozess so erheblich, dass der Wasserstand in der Wanne merklich sank, obwohl eine Pumpe den gleichen Wasserstand aufrechterhielt.
Diese Änderung des Wasserspiegels entspreche einer Änderung der Eigenschaften des Schwarzen Lochs, sagten die Forscher.
Dies könnte eine äußerst nützliche Information sein, zum Teil weil eine Zunahme der Masse die Gravitationsstärke eines Schwarzen Lochs verändert – sie verändert die Art und Weise, wie das Schwarze Loch seine umgebende Raumzeit verzerrt, sowie die Wirkung, die das Schwarze Loch auf die Akkretionsscheibe hat. Darüber hinaus bietet es eine neue Möglichkeit zu untersuchen, wie Wellen die Dynamik von Schwarzen Löchern beeinflussen können.
„Was uns wirklich auffiel, war, dass die Rückreaktion so groß ist, dass sie dazu führt, dass die Wasserhöhe im gesamten System so stark absinkt, dass man es mit bloßem Auge sehen kann!“ „Das war wirklich unerwartet“, sagte Patrick .
„Unsere Studie ebnet den Weg für die experimentelle Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Wellen und den Raumzeiten, durch die sie sich bewegen.“ „Diese Art der Wechselwirkung wird beispielsweise für die Untersuchung der Verdunstung Schwarzer Löcher im Labor von entscheidender Bedeutung sein.“
Die Forschung des Teams wurde in veröffentlicht Briefe zur körperlichen Untersuchung .