RW Space

Черные дыры — мощные гравитационные двигатели. Таким образом, вы можете подумать, что должен быть способ извлечь из них энергию, если представится такая возможность, и вы будете правы.

Конечно, мы могли бы использовать всю тепловую и кинетическую энергию аккреции черной дыры. диск и струи, но даже если бы все, что у вас было, это черная дыра в пустом пространстве, вы все равно могли бы извлечь энергию с помощью трюка, известного как процесс Пенроуза.

Впервые предложенный Роджером Пенроузом в 1971 году, это способ извлечения вращательной энергии из черной дыры. Он использует эффект, известный как перетаскивание кадра, при котором вращающееся тело скручивает близлежащее пространство таким образом, что объект, падающий на тело, слегка перетаскивается по траектории вращения.

Мы наблюдали эффект вблизи Земля, хоть она и крошечная. Вблизи вращающейся черной дыры эффект может быть огромным. Настолько сильный, что в области, известной как эргосфера, объекты могут тянуться вокруг черной дыры со скоростью, превышающей скорость света в свободном пространстве.

Грубо говоря, процесс Пенроуза заключается в полете в эргосферу быстро вращающейся черной дыры. дыру, а затем выпустить немного массы или излучения в черную дыру. Возникающий в результате вращательный удар отбросит вас от черной дыры быстрее, чем вы к ней приблизились. Дополнительная энергия, которую вы получаете, уравновешивается замедлением вращения черной дыры.

Теоретически этот процесс может извлечь до 20 процентов энергии массы черной дыры, что огромно. Для сравнения, синтез водорода в гелий дает лишь около 1 процента энергии массы.

Конечно, физики-теоретики никогда не бывают удовлетворены. Если вы можете извлечь из черной дыры 20 процентов энергии массы, почему бы не больше?

Этому посвящена недавняя статья, хотя следует отметить, что она фокусируется на более абстрактной идее черная дыра, чем мы видим во Вселенной.

Простые черные дыры можно охарактеризовать тремя вещами: массой, вращением и электрическим зарядом. У наблюдаемых нами черных дыр есть первые две, но поскольку материя электрически нейтральна, третьей нет. Эта статья посвящена заряженным черным дырам.

Наша Вселенная также расширяется и может быть грубо описана с помощью решения уравнений Эйнштейна, известного как пространство де Ситтера. Оно описывает пустую Вселенную с положительной космологической постоянной. Пространство Антиде Ситтера (AdS) представляет собой Вселенную с отрицательной космологической постоянной.

Хотя AdS не описывает нашу Вселенную, оно допускает несколько математических трюков, которые так любят теоретики, поэтому его часто используют для исследовать пределы общей теории относительности. В этой статье конкретно рассматривается заряженная черная дыра в антидеситтеровском пространстве.

Хотя это исследование является полностью гипотетическим, оно интересно как сценарий «а что, если». Вместо того, чтобы извлекать энергию из вращения черной дыры, авторы рассматривают, как извлекать энергию посредством распада частиц, используя эффект Баньядоса-Силк-Уэста (BSW).

Используя какие-то электромагнитные или физические удерживающие зеркала, Частицы могут отражаться взад и вперед вблизи горизонта событий, получая энергию от черной дыры, пока не распадутся до полезной энергии.

Проблема этой идеи, как показывают авторы, заключается в том, что это может привести к эффект убегания, при котором энергия частиц усиливает энергию частиц по принципу обратной связи, что приводит к так называемой бомбе черной дыры. Так что, если вы обнаружите, что строите электростанцию ​​рядом с заряженной черной дырой в антидеситтеровской вселенной, действуйте осторожно.

Но более интересно то, что авторы также рассмотрели случай заряженной черной дыры в в остальном пустая вселенная анти-де Ситтера. В этом случае энергия также будет извлекаться из черной дыры.

Вместо зеркал сама структура пространства-времени будет действовать как своего рода камера заключения. Таким образом, заряженная черная дыра будет выделять энергию сама. Это было бы похоже на излучение Хокинга, но в данном случае оно не зависит от квантовой гравитации. Авторы также обнаружили, что этот случай не приводит к созданию бомбы черной дыры.

Как упоминалось ранее, ничто из этого не применимо к настоящим черным дырам в нашей Вселенной. Насколько нам известно, процесс Пенроуза — это лучшее, что мы могли бы сделать.

Но подобные исследования полезны, поскольку они раскрывают фундаментальную природу пространства и времени. И теперь мы знаем, что даже в странной антивселенной, которую мы можем только представить, черные дыры могут со временем выделять энергию.

Эта статья была первоначально опубликована Universe Today. Прочтите оригинал статьи.