В Мировом океане завелись... черные дыры!

Благодаря стараниям искусственных спутников нашей планеты и группы математиков из Швейцарии и США черные дыры стали… куда ближе, чем мы думаем! Ученые, исследуя спутниковые фотографии, смогли точно описать процессы, происходящие в водоворотах южной Атлантики. И оказалось, что они практически такие же, какие и должны происходить в черных дырах.

Следует заметить, что до сих пор черные дыры являются по большей части теоретическими объектами. Никто не проводил измерений параметров конкретной черной дыры, о них лишь судили по результатам косвенных наблюдений. А все потому, что такой объект невозможно воспроизвести в лаборатории — для этого не хватит энергии всех электростанций Земли. Ну и долететь до ближайшей черной дыры и выяснить все на месте тоже не получается — слишком уж далеко она находится от Солнечной системы.

Однако недавно ученым удалось обнаружить на нашей планете объекты, которые могут служить приближенными моделями этих самых загадочных дыр. И находятся они… в Мировом океане! Исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха и Университета Майами обнаружили гигантские водовороты, большая часть которых находится в южной части Атлантики. Увидеть эти объекты достаточно сложно, потому что они существуют не долго и все время перемещаются, причем их перемещение весьма хаотично. Однако при помощи спутниковых снимков ученым удалось получить представление об этих объектах — в их руках оказались детальные фотографии восьми подобных водоворотов.

Согласно имеющимся данным, эти водовороты представляют собой воронку, которая окружена постоянно движущимися потоками воды. Рассчитав скорость, направление движения и другие характеристики этих потоков, исследователи предположили, что все, что попадает в эту воронку, в том числе мусор, пятна маслянистых жидкостей и даже живые существа, быстро исчезают с поверхности океана. Но в отличие от черной дыры, которая в конце концов засасывает объекты неизвестно куда, в данном случае "похищенные" водоворотом предметы, скорее всего, будут бесконечно долго вращаться на его периферии, но в воронку могут так и не попасть.

Р. Магритт "Запрещенная репродукция"

К этому выводу ученые пришли после того, как специалист в области нелинейной динамики из Швейцарской высшей технической школы Цюриха Джордж Халлер и его коллега профессор Франциско Берон-Вера, изучив данные спутниковых наблюдений, построили математическую модель этих вихрей. И тут выяснилось, что границы вращения водных потоков в данном случае располагаются строго внутри водоворота, то есть в самой воронке. Из этого следует, что данный объект должен обладать собственной "фотонной сферой" или "фотонной окружностью" — также, как и космические черные дыры.

Напомню, что таковой, если следовать терминологии Альберта Эйнштейна, называется область, лежащая за пределами того самого горизонта событий (из-за которого уже ничего не возвращается), радиус которой в два раза больше такового последнего. В ней притянутые черной дырой кванты света, или фотоны попадают под действие мощнейшей гравитации самой дыры, поэтому они вращаются там только по круговым орбитам.

И хотя существует теоретическая возможность, что некоторые из них все-таки могут покинуть эту сферу в обратном от черной дыры направлении (проще говоря, вернуться назад), однако большинство из них все-таки в дальнейшем уйдет за горизонт событий для того, чтобы уже не вернуться.

Таким образом, фотонную сферу можно сравнить с… пунктом таможенного контроля в аэропорту для тех, кто собрался уехать в другую страну на постоянное жительство. Впрочем, до последнего времени все это было лишь предположениями — точно не знал никто, что происходит в фотонной сфере на самом деле. Если же ученые пытались (при помощи моделирования) переместить туда наблюдателя, то с ним, согласно расчетам, могли происходить самые странные вещи. Например, фотоны от его затылка, не имея сил вырваться и описав полный круг по фотонной сфере, попали бы в прямо ему в глаза, отчего наблюдатель смог бы увидеть бы себя со спины — прямо, как на картине Рене Магритта "Запрещенная репродукция".

Однако сейчас эту гипотезу уже можно считать проверенной — согласно модели Халлера и Берон-Вера, похожая сфера есть и вокруг водоворота в океане. И в ней, как и в фотонной окружности, частицы жидкости двигаются в замкнутой петле без наличия возможности вытечь из этой области — точно также, как и свет в фотонной сфере черной дыры. Таким образом, загадочные круговороты в океане действительно оказались математическими эквивалентами черных дыр. А значит, изучая их, можно многое узнать и об этих загадочных объектах во Вселенной.

Впрочем, не только о них — в статье, опубликованной в журнале Journal of Fluid Mechanics, авторы делают предположение о возможной гомологичности процессов, происходящих в этих водоворотах с таковыми, запускающими бурю Большого красного пятна на Юпитере и похожие метеорологические явления на других планетах-гигантах. Кроме того, по мнению исследователей, эти водовороты могут объяснить и некоторые совершенно земные явления — например, есть предположение, что они оказывают влияние на температуру в Мировом океане. Ученые считают, что если какие-то из таких вихрей усиливают циркуляцию переноса теплой и соленой атлантической воды в северном направлении, то они могут сдерживать эффект прогрева океанов от глобального потепления.

Кроме того, не исключено, что данные вихри помогают морским экосистемам, аккумулируя мусор в определенных точках и "пылесося" таким необычным образом водную поверхность. Ну, а если этот мусор оказывается сконцентрированным где-то в одном месте, то до него легче оказывается добраться деструкторам органики — бактериям и грибам. А они могут достаточно быстро уничтожить все, что люди по недомыслию выбросили в Мировой океан.

Интересно, что данная работа помогла решить одну похожую загадку, а именно — очень быстрое исчезновение многих баррелей нефти в Мексиканском заливе после аварии 20 апреля 2010 года на платформе Deepwater Horizon. После публикации этого научного исследования профессор океанологии из Майами Джозефина Оласкоага при помощи метода Халлера и Берон-Вера обнаружила такой вихрь рядом с местом катастрофы! Не исключено, что это именно он сконцентрировал некоторое количество нефти в одной точке и она была быстро уничтожена собравшимися к месту этого "обеда" микроорганизмами