Физики изучают странную силу, обладающую притяжением и отталкиванием

Если вы следите за новостями о физике Вселенной, то наверняка хоть раз, но сталкивались с термином «сила абсолютного черного тела». В 2013 году группа ученых объявила об обнаружении существования необычной силы, которая потенциально может быть мощнее гравитации. А сейчас исследователи из Сеарского государственного университета Бразилии и Федерального университета Бразилии поделились новыми деталями об этом странном феномене.

Термин «абсолютное черное тело» был впервые введен физиком Густавом Кирхгофом в 1862 году. Абсолютные черные тела — это класс объектов, которые при любой температуре поглощают всё падающее на них электромагнитное излучение во всех диапазонах, но при этом могут испускать свое электромагнитное излучение любой частоты. Несмотря на название, абсолютные черные тела обладают цветом. Одним из примеров являются нейтронные звезды.

Считается, что абсолютные черные тела способны высвобождать особый тип термического излучения, так называемого «чернотельного излучения», которое одновременно может притягивать и отталкивать находящиеся рядом объекты, воздействуя на внутреннюю энергию тех же атомов и других частиц. Это воздействие как раз и принято называть «силой абсолютного черного тела». Ученых в первую очередь интересует то, как объекты, относящиеся к классу абсолютных черных тел и не всегда обладающие высокими показателями массы и температуры, способны создавать излучение, чья сила воздействия может быть сильнее даже силы притяжения. Взаимодействие же излучения абсолютного тела (отталкивание) и силы абсолютного черного тела (притяжение) часто становится объектом исследования сферы квантовой оптики.

В новом исследовании бразильских ученых, результаты которого были опубликованы в научном журнале Europhysics Letters, специалисты задаются вопросом о том, как экзотические астрономические тела (относящиеся к классу абсолютных черных тел), а также деформация окружающего их пространства может оказывать влияние на силу абсолютного черного тела. В своей работе ученые провели вычисление топологии, или деформации пространства, окружающего как сферические, так и цилиндрические абсолютные черные тела, и выяснили, как при этом изменяется воздействующая сила излучения каждого из них. Исследователи установили, что кривизна пространства вокруг сферических объектов усиливает силу притяжения. В то же время таких изменений не будет наблюдаться у абсолютных черных тел цилиндрической формы.

Какое же это имеет отношение к принципам взаимодействия космических тел? Данный эффект напрямую пока не был определен ни в лабораторных условиях, ни даже рядом с объектами, обладающими массой Солнца, однако ученые уверены, что ситуация будет совсем иной, если речь будет идти о сверхмассивных абсолютных черных телах.

«Мы думаем, что сила абсолютных черных тел, присутствующая в условиях деформации пространства вокруг объектов, которые можно отнести к классу абсолютно черных тел и обладающих сверхвысокой плотностью, способна оказывать более существенное влияние на окружающие объекты, нежели гравитационное притяжение объектов, внутри недеформирующегося пространства. Например, на те же высокозаряженные частицы, формирующие аккреционные диски черных дыр», — говорит ведущий исследователь Челио Муниз.

По мнению ученых, понимание силы воздействия абсолютных черных тел и их излучения поможет нам в разработке более точных моделей формирования планет и звезд. А в перспективе и обнаружить особую силу, так называемое излучение Хокинга, согласно которому черные дыры способны излучать элементарные частицы.

«Эта работа позволяет рассмотреть открытие, совершенное в 2013 году в более широком контексте», — подытоживает Муниз.