物理學家用簡單方法模擬出了“黑洞”

物理學家用簡單方法模擬出了“黑洞”

黑洞是宇宙最難解的秘密。我們都想知道黑洞裡面發生了什麼,但我們能做的只是旁觀而已。

英國諾丁漢大學的黑洞實驗室用簡單方法模擬出了黑洞。它由一個綠色染料著色的水槽和一個下水漏洞構成。

使用這種設置來可以研究水中的波浪模式,這可以幫助我們理解黑洞。

當黑洞合併,並形成更大的黑洞時,整個宇宙都會聽到它:空間會發出嗡嗡聲,帶有一種稱為準正態模式的曲調,它保存著關於新黑洞特徵的線索,例如它的質量和角動量。

隨著引力波天文學的不斷進步,這些模式已經成為物理學家研究的新領域,物理學家們熱衷於從這些宇宙崩潰後空間震動的方式中提取儘可能多的細節。

將信息從準正態模式中拉出需要了解一些關於能量如何在場中消散的信息,以及波模式中的某些特徵如何隨時間變化或持續存在。

可能影響波浪特徵的一個因素是渦度,由於受到力的拖累,其下層介質將彎曲流動。

對於描述黑洞振盪的大多數簡單模型,假設空間僅僅是波浪波動的安靜背景,這意味著通常不考慮其渦度。

科學家還可以檢查其他媒體中的準正態模式,並尋找干擾的跡象。

對於時空來說,水並不一定是完美的比喻,但兩者有類似的運轉原理。加拿大物理學家威廉·比爾證明,流體力學方程與描述足夠大小的質量周圍的引力非常接近。

遠離漏極區域,表面上的波浪往往更快地移動,使它們幾乎可以在任何方向上波動。但隨著水流向相當於黑洞的區域流動,它會加快速度,並將其混亂的波浪模式帶入其中。

物理學家MaurícioRichartz解釋說:“流體速度遠高於波速,所以即使它們向相反方向傳播,波浪也會受到水流的拖累。”

測量振盪顯示出在渦旋邊緣附近長時間停留的圖案,表明反映了孔的特徵,例如其大小和角度。

研究發現,一些振盪非常緩慢地衰減,換句話說,長時間保持活躍狀態​​,並且位於漏水孔附近。

這些振盪不再是準正態模式,而是一種稱為準束縛態的不同模式。”

研究人員希望創造更多這些長壽命的“準邊界”能量狀態,並在不同條件下研究它們對旋轉黑洞的影響。

該研究發表在最新一期《物理評論快報》上。


分享到:


相關文章: