Rotující černé díry mají jednu výjimečnou vlastnost – dokážou ze svého okolí doslova vysávat energii. Už v 70. letech na to upozornili fyzici Roger Penrose a Jakov Zeldovič, kteří naznačili, že by energie rotace mohla za určitých podmínek vést k explozi. Jenže to zůstávalo jen teorií – až doteď.

Vědcům z Univerzity v Southamptonu se nyní podařilo tento hypotetický jev poprvé napodobit v laboratoři. Využili k tomu rotující hliníkový válec a magnetické pole v uzavřené komoře – a pozorovali zesilování energie, které se přesně shoduje s předpověďmi starými více než 50 let. Tento efekt, přezdívaný „černoděrová bomba“, tak dostává svou první fyzikální podobu mimo papír.

Trajektorie částic v popsaném Penrosově procesu. (L3erdnik/Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0)

Tažení rámce a přenos energie

Experiment staví na myšlence „ergosféry“ – oblasti u rotující černé díry, kde gravitace táhne časoprostor s sebou. Když se částice v této oblasti pohybují stejným směrem jako rotace černé díry, mohou z ní vystoupit s větší energií. Podobně jako když jdete po pohyblivém chodníku na letišti – pohybujete se rychleji, než byste šli sami.

Vědci nahradili gravitační zakřivení magnetickým polem a namísto částic použili elektromagnetickou interakci. Když spustili experiment, zjistili, že se pole opravdu zesiluje, pokud se válec otáčí rychleji než samotné pole. V opačném případě se pole tlumilo. Tento výsledek přesně odpovídá teoretickému modelu „rotačně absorbujícího zesilovače“, jak jej kdysi formuloval Zeldovič.

Diagram znázorňující podmínku zesílení podle Zel’doviče v experimentu. (Cromb et al., arXiv, 2025)

Z laboratoře ke hvězdám

Zatímco opravdové černé díry zůstávají mimo dosah, podobné laboratorní experimenty umožňují vědcům otestovat jejich chování v bezpečném a kontrolovaném prostředí. Je to první přímý důkaz, že mechanismus přenosu energie z rotujícího objektu přes uzavřený prostor opravdu funguje – a že černoděrové „exploze“ nejsou jen výplodem fantazie, ale reálně simulovatelným jevem.

Zatím nejde o praktickou technologii, ale o významný pokrok ve zkoumání extrémní fyziky vesmíru. Každý takový krok přibližuje den, kdy nebudeme o černých dírách jen teoretizovat, ale skutečně jim porozumíme.

Video o Černoděrové bombě (anglicky)

Zdroje k hlubšímu bádání:

Upozornění: Studie zatím vyšla jako tzv. preprint - tedy neprošla ještě recenzním řízením.

Creation of a black hole bomb instability in an electromagnetic system