Naukowcy odkryli zaskakujący sposób analizowania tego, co się dzieje w bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury. Spokojnie, nikt nie próbuje stworzyć mikroskopijnej czarnej dziury w żadnym laboratorium na Ziemi. Nie chcemy wszak, aby eksperyment wymknął się spod kontroli i spowodował wciągnięcie do wnętrza stworzonej przez naukowców czarnej dziury całego laboratorium, a następnie całej Ziemi. Co byśmy nie myśleli, byłoby to okrutne marnotrawstwo.
Zamiast tego naukowcy postanowili schodzić hel do temperatury zbliżonej do zera absolutnego. W takich warunkach hel przyjmuje postać nadcieczy, w której cząsteczki poruszają się zasadniczo bez jakiegokolwiek tarcia. Powstałe w takiej cieczy wiry wirują zatem bez końca.
Czytaj także: Czarna dziura uważnie obserwuje swoje otoczenie. Czy uda się zajrzeć do jej środka?
W trakcie swoich prac fizycy zauważyli, że wirujący hel bardzo przypomina zachowanie grawitacji w otoczeniu czarnej dziury. Podobieństwo między tymi drastycznie różnymi jednak obiektami jest na tyle duże, że analizując hel, naukowcy są w stanie badać wleczenie i zakrzywianie czasoprzestrzeni przez czarną dziurę. Materia opadająca na czarną dziurę zachowuje się jak woda opadająca w dół wiru wodnego. Stąd i taki pomysł na badanie otoczenia czarnych dziur.
Jak wskazują autorzy najnowszego opracowania opublikowanego w periodyku Nature, delikatne fale powstające na powierzchni wirującego nadciekłego helu znacznie lepiej odzwierciedlają zachowanie przestrzeni w otoczeniu czarnej dziury, niż jakiekolwiek inne eksperymenty prowadzone wcześniej na wirach wodnych. Wynika to z niemal zerowej lepkości nadciekłego tlenu. W tym przypadku jest to hel-4 schłodzony do temperatury -271 stopni Celsjusza. W takich warunkach bozony helu-4 dosłownie nakładają się na siebie i zaczynają zachowywać się ajk jeden superatom. Wykorzystując właśnie tę właściwość, badacze stworzyli swoiste tornado kwantowe.
Nie było to łatwe, bowiem naukowcy zwracają uwagę w swojej pracy na to, że mikroskopijne wiry kwantowe w nadciekłym helu mają tendencję oddalać się od siebie. Aby stworzyć kwantowe tornado, naukowcy musieli zamknąć na ograniczonej przestrzeni kilkadziesiąt tysięcy takich wirów. Dopiero wtedy udało im się utworzyć stabilny wir o niespotykanej wcześniej stabilności i przyjrzeć się zachowaniu fal i zmarszczek powstających na powierzchni nadciekłego helu.
W ten sposób powstał materiał pozwalający na porównanie przepływu wirowego z zachowaniem czasoprzestrzeni w bezpośrednim otoczeniu wirującej czarnej dziury. Analiza wykazała, że nadciekły hel zachowuje się zgodnie z przewidywaniami teoretycznymi opisującymi czasoprzestrzeń w otoczeniu czarnej dziury. Wychodzi zatem na to, że naukowcy zyskali właśnie nowe narzędzie do badania najbardziej unikalnych i zarazem najbardziej niedostępnych obiektów we wszechświecie.
Możliwe zatem, że w najbliższych latach uda się na podstawie eksperymentów z nadciekłym helem opracować model zachowania pól kwantowych w czasoprzestrzeni zakrzywionej przez grawitację masywnych obiektów.
