Предложен новый способ извлечения энергии из чёрных дыр

Черная дыра малой массы
Энергия вращения может быть извлечена из вращающихся чёрных дыр посредством магнитного пересоединения. Авторы и права: Sci-NewsCom.

Вращающиеся чёрные дыры хранят энергию вращения, которую можно извлечь. Когда чёрная дыра погружена во внешнее магнитное поле, пересоединение силовых линий магнитного поля внутри эргосферы может генерировать частицы с отрицательной энергией, которые проходят сквозь горизонт событий чёрной дыры, в то время как другие ускоренные частицы ускользают, похищая энергию у чёрной дыры.

В статье, опубликованной в журнале Physical Review D, дуэт исследователей из Соединенных Штатов и Чили аналитически показал, что извлечение энергии посредством магнитного пересоединения возможно, когда чёрная дыра вращается с определённой скоростью, а плазма сильно намагничена.

Считается, что чёрные дыры играют ключевую роль в ряде высокоэнергетических астрофизических явлений, от активных ядер галактик до гамма-всплесков и сверхмощного рентгеновского излучения.

Чрезвычайное количество энергии, выделяемой во время таких событий, может быть объяснено двумя разными источниками. Это может быть гравитационная потенциальная энергия вещества, падающего на существующую или формирующуюся чёрную дыру во время аккреции или гравитационного коллапса. Или же это может быть энергия самой чёрной дыры.

Квазар
Галактика с активным ядром, выбрасывающая струи материала из своего центра. Авторы и права: Sophia Dagnello, NRAO / AUI / NSF.

Действительно, замечательное предсказание общей теории относительности Эйнштейна состоит в том, что вращающаяся чёрная дыра имеет огромное количество свободной энергии, доступной для использования.

Предсказания теоретиков

В течение последних 50 лет физики-теоретики пытались придумать методы, которые позволили бы высвободить эту мощь.

Нобелевский лауреат, физик Роджер Пенроуз предположил, что распад частиц может потреблять энергию из чёрной дыры; Стивен Хокинг предположил, что чёрные дыры могут выделять энергию посредством квантово-механического излучения; в то время как Роджер Бландфорд и Роман Знайек предложили электромагнитный крутящий момент в качестве основного способа извлечения энергии.

“Чёрные дыры обычно окружены горячим супом из плазменных частиц, формирующих магнитное поле”, – сказал ведущий автор новой работы доктор Лука Комиссо, исследователь кафедры астрономии и Колумбийской астрофизической лаборатории Колумбийского университета.

Новое исследование показывает, что если силовые линии магнитного поля разъединяются и снова соединяются правильным образом, то они могут ускорять частицы плазмы до отрицательных энергий, таким образом становится возможным извлечение большого количества энергии чёрной дыры.

Магнитные поля

Доктор Комиссо и его коллега, профессор Фелипе Асенхо из Университета Адольфо Ибанеса, построили свою теорию на идее, согласно которой воссоединение магнитных полей ускоряет частицы плазмы в двух разных направлениях.

Чёрная дыра
Огромные чёрные дыры в ядрах галактик излучают радиацию и сверхбыстрые ветры в окружающее космическое пространство. Авторы и права: NASA / JPL-Caltech.

Один поток плазмы совпадает с направлением вращения чёрной дыры, в то время как другой нет и он может вырваться из объятий гравитационного монстра, который высвобождает энергию, если плазма, поглощённая чёрной дырой, имеет отрицательную энергию.

“Чёрная дыра теряет энергию, поедая частицы с отрицательной энергией. Это может показаться странным, но это может произойти в области, называемой эргосферой, где пространственно-временной континуум вращается так быстро, что каждый объект вращается в том же направлении, что и чёрная дыра”, – сказал доктор Комиссо.

Внутри эргосферы магнитное пересоединение настолько велико, что частицы плазмы ускоряются до скоростей, приближающихся к скорости света.

Высокая относительная скорость между захваченными и уходящими потоками плазмы – вот что позволяет предлагаемому процессу извлекать огромное количество энергии из чёрной дыры.

По подсчётам исследователей, процесс возбуждения плазмы может достичь эффективности 150%, что намного выше, чем у любой электростанции, работающей на Земле. Достижение эффективности более 100% возможно благодаря утечке энергии из чёрных дыр, которая бесплатно отдается плазме, покидающей чёрную дыру.


Больше информации:

https://journals.aps.org/
Присоединяйся

Вы могли пропустить:

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.