من الصعب صنع ثقب أسود في المختبر. عليك أن تجمع مجموعة من الكتلة ، وتضغط عليها حتى تنهار جاذبيتها على نفسها ، والعمل ، والعمل ، والعمل. من الصعب جدًا أن نفعل ذلك لم نقم به مطلقًا. ومع ذلك ، يمكننا صنع ثقب أسود محاكى باستخدام خزان ماء ، ويمكن أن يخبرنا بأشياء مثيرة للاهتمام حول كيفية عمل الثقوب السوداء.
المحاكاة المائية للثقوب السوداء ممكنة لأن الرياضيات التي تصف سلوك الماء تشبه الرياضيات التي تصف سلوك أشياء مثل موجات الجاذبية. تحدث تفاعلات الجاذبية بطرق تشبه السوائل ، لذا يمكنك استخدام سائل لدراستها. هناك قيود على نماذج المياه هذه ، ومع ذلك ، عليك توخي الحذر عند دراسة محاكاة المياه.
تتمثل إحدى مشكلات النماذج المائية للثقوب السوداء في أنك بحاجة إلى قيادة المحاكاة لمواصلة عملها. لنفترض أنك تريد دراسة كيفية التقاط الثقب الأسود للمادة. يمكنك محاكاة الثقب الأسود بواسطة دوامة من الماء ، على غرار الدوامة الشبيهة بالإعصار التي تراها أحيانًا عند تصريف حوض الاستحمام. للحفاظ على استمرار الدوامة ، يجب عليك تشغيل نظامك بحيث يظل النمط مستقرًا لفترة كافية حتى تحصل على بيانات جيدة.
لهذا السبب ، كان يُعتقد عمومًا أن النماذج المائية لا يمكن أن تظهر تأثيرًا يجب أن يحدث مع الثقوب السوداء الحقيقية ، والمعروف باسم رد الفعل الارتجاعي. يحدث رد الفعل عندما يكون هناك تفاعل حيث يتفاعل الجسم مرة أخرى مع بيئته. على سبيل المثال ، عندما يلتقط الثقب الأسود مادة تزداد كتلته. تؤدي هذه الزيادة في الكتلة إلى تغيير كيفية تشوه الثقب الأسود للفضاء المحيط به ، وبالتالي تغيير الفضاء المحيط قليلاً. رد الفعل هو ظاهرة مهمة ، لكنها دقيقة ويصعب دراستها.
دوامة مائية تحاكي ثقبًا أسود. الائتمان: جامعة نوتنغهام
ومع ذلك ، وجد فريقًا مؤخرًا أن ردود الفعل يمكن رؤيتها في نماذج محاكاة المياه. درس البحث كيف يمكن لخلفية موجات الجاذبية أن تتفاعل مع ثقب أسود دوار. في نموذجهم المائي ، قاموا بإنشاء دوامة مائية تحاكي ثقبًا أسود ثم قاموا بتوليد موجة من الموجات باتجاه الدوامة. تسبب التفاعل بين الدوامة والتموجات في نمو الدوامة بسرعة أكبر من المعتاد. بهذه الطريقة ، يمكن لموجات الجاذبية تسريع نمو الثقب الأسود من خلال رد الفعل الارتجاعي.
في محاكاة المياه ، كان رد الفعل الخلفي قوياً بما يكفي بحيث يرى الفريق بوضوح مستوى الماء في الخزان ينخفض عند حدوثه ، مما يثبت أن التفاعل يمكن أن يحدث على نطاقات زمنية قصيرة.
في حين أن هذه الدراسة مثيرة للاهتمام من تلقاء نفسها ، يُظهر العمل أيضًا أنه يجب أخذ رد الفعل العكسي في الاعتبار مع العديد من عمليات محاكاة المياه. عادة ، تم افتراض أن محاكاة دوامة الماء يمكن أن تفترض خلفية ثابتة ، مما يعني أنه يمكن تجاهل أي رد فعل رجعي في النموذج. يوضح هذا العمل كيف قد لا يعمل هذا الافتراض عند دراسة تأثيرات الثقب الأسود الأخرى مثل إشعاع هوكينغ.
سوف يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن يتم عمل ثقوب سوداء حقيقية في المختبر. لحسن الحظ ، لا يزال لدى محاكاة المياه مثل هذه المحاكاة الكثير لتعليمنا إياه.
المرجعي:Goodhew ، هاري ، وآخرون. ' رد الفعل في تجربة ثقب أسود تناظرية . 'خطابات المراجعة المادية126.4 (2021): 041105
