Бомба з чорної діри – це назва фізичного ефекту, який використовує те, як бозонне поле, що падає на обертальну чорну діру, може бути посилене за допомогою надвипромінювального розсіювання. Якщо підсилене поле відбивається назад у напрямку чорної діри, процес підсилення може повторюватися, спричиняючи неконтрольоване зростання амплітуди поля, тобто вибухоподібну нестабільність.

Цей вибух може бути таким же потужним, як наднова. Один зі способів, яким це відбиття може бути реалізовано в природі, – це якщо бозонне поле має масу, адже вона може призвести до того, що посилені моди будуть захоплені навколо чорної діри. Це призведе до нескінченного циклу самопосилення, або ж надвипромінювальною нестабільністю, оскільки посилене поле може генеруватися з шуму, що робить систему за своєю суттю нестабільною.

Це також може стосуватися одного з таких методів створення такого неконтрольованого ефекту – сфери Пенроуза, яка не має можливості пасивно виводити енергію.

Історія Ідею про те, що кутовий момент та енергія можуть передаватися від обертової чорної діри до частинки, яка розсіюється нею, запропонував Роджер Пенроуз у 1971 році (процес Пенроуза). У 1972 році Яків Зельдович зрозумів, що це також стосується хвиль з кутовим моментом, який розсіюються будь-яким обертовим поглиначем. Він навів приклад електромагнітних хвиль, що розсіюються від металевого циліндра, і зазначив, що, оточуючи систему резонансним відбивачем, ефект посилення може перетворитися на генерації.

Ефект втечі в астрофізичному випадку вперше дослідили Вільям Х. Пресс та Сол Теукольскі в 1972 році, коли вони ввели термін «бомба з чорної діри». Якщо такий ефект виникатиме спонтанно, це може вказувати на нову фізику, що виходить за рамки Стандартної моделі, і показати, що чорні діри мають «волосся», як зазначалося в статті Вільяма Е. Іста та Франса Преторіуса 2017 року .

Нестабільності, притаманні бомбам з чорних дір Інші системи можуть демонструвати нестабільність бомб з чорних дір, наприклад, електромагнітні та акустичні системи.

У загальному випадку обертального надвипромінювання Зельдовича, якщо надвипромінювальні моди локалізовані поблизу поглинача таким чином, що можуть багаторазово підсилюватися, а втрати енергії системи залишаються меншими за коефіцієнт підсилення, система переходить у нестабільний стан. У такому разі навіть незначний шум спричинятиме експоненціальне зростання амплітуди надвипромінювальних мод доти, доки система або не втратить здатність утримувати енергію моди (що призведе до вибухоподібної нестабільності), або ж обертове тіло не втратить достатньо енергії, аби умова надвипромінювання для обмежених резонансних мод більше не виконувалася.

У 2025 році про спостереження такої нестабільності повідомили в електромагнітному експерименті.

Див. також

Надвипромінювання Діккі Процес Пенроуза

Посилання

Додаткова література