Dešimtmečius mokslininkai kovojo su sudėtinga fizikos paslaptimi: ar didžiulis energijos kiekis, teoriškai pagamintas sukantis juodajai skylei, gali būti išgautas žmogaus rankomis?

Jei ateities žmonija kažkaip sugebėtų įgyvendinti šį nuostabų žygdarbį, būtų užtikrintas tolimų galaktikos civilizacijų maitinimas – ir dabar mokslininkai turi naują paaiškinimą, kaip vieną dieną gali būti įmanoma atlikti tokį egzotišką energijos išgavimą.

„Juodąsias skyles dažniausiai supa karšta plazmos dalelių „sriuba“, nešanti magnetinį lauką“, – aiškina astrofizikas Luca Comisso iš Kolumbijos universiteto.

„Mūsų teorija rodo, kad magnetinio lauko linijoms atsijungus ir vėl prisijungus, reikiamu būdu, jos gali pagreitinti plazmos daleles iki neigiamos energijos ir gali būti išgaunamas didelis kiekis juodosios skylės energijos.“

Naujasis Comisso darbas, kurio bendraautorius yra fizikas Felipe A. Asenjo iš Adolfo Ibañezo universiteto Čilėje, suteikia galimybę pažvelgti, kaip galėtų veikti energijos išgavimas iš besisukančios juodosios skylės.

Atsižvelgiant į jų didžiulę masę, yra natūralu manyti, kad juodosiose skylėse taip pat yra labai daug energijos. Deja, visa tai užrakinta erdvėlaikio duobės dugne.

Esant tokioms sąlygoms, kai ta masė sukasi, gali būti įmanoma įmerkti pirštą į šį didžiulį energijos telkinį, kai erdvėlaikio šlaitai traukiasi.

Garsus Oksfordo universiteto fizikas ir matematikas Rogeris Penrose'as siūlo vieną išradingą metodą. Tai, kas tapo žinoma kaip Penrose'o procesas, energija teoriškai gali būti išgaunama iš regiono, esančio už juodosios skylės įvykių horizonto, vadinamo ergosfera, kuriame erdvės laikas susisuka dėl juodosios skylės sukimosi padarinių.

Penrose'o skaičiavimai parodė, kad jei dalelė suskaidoma į dvi dalis ergosferos viduje, kai viena dalis patenka į įvykio horizontą, o kita dalis išvengia juodosios skylės traukos jėgos, pabėgusio objekto gaunama energija būtų teoriškai išgaunama, jei praktiškai net neįmanoma.

Šią garsią idėją mokslininkai eksperimentiškai patikrino tik prieš kelis mėnesius paskelbtame darbe, tačiau tai nėra vienintelės siūlomos priemonės, kaip panaudoti besisukančios juodosios skylės energiją.

Be Hawkingo spinduliuotės, pagrįstos kvantinėmis mechaninėmis emisijomis, yra dar vienas būdas, taip pat žinomo kaip Blandfordo–Znajeko procesas, kurio metu energija gali būti išgaunama elektromagnetiniu būdu per magnetinį lauką aplink juodąją skylę.

Atlikus Comisso ir Asenjo analizę, magnetizmas taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį – ypač, kai magnetinio lauko linijos lūžta ir vėl prisijungia ergosferoje, tačiau jis taip pat perteikia kai kuriuos Penrose'o proceso mąstymo principus.

Kadangi magnetiniai pakartotiniai ryšiai įvyksta už įvykio horizonto – dalijančios plazmos dalelės pagreitėja iki greičio, artėjančio šviesos greičiui dviem skirtingomis kryptimis, – viena plazmos srovė gali patekti į įvykio horizontą, o kita išbėgti.

Žiūrint iš juodosios skylės perspektyvos, krintanti dalelė būtų persmelkta neigiamo energijos kiekio. Iš juodosios skylės ribų išeinanti dalelė turėtų teigiamos energijos, kurią būtų galima panaudoti.

Taikant šį metodą, ištrūkę plazmos srautai su papildoma energija teoriškai galėtų būti neribotas laisvos energijos šaltinis, jei tik juodoji skylė rytų neigiamos energijos plazmą.

„Mes paskaičiavome, kad plazmos energija gali pasiekti 150 procentų efektyvumą, daug didesnį nei bet kuri Žemėje veikianti elektrinė“, – paaiškina Asenjo.

„Pasiekti didesnį nei 100 proc. efektyvumą įmanoma, nes iš juodųjų skylių nuteka energija, kuri nemokamai atiduodama iš juodosios skylės išbėgančiai plazmai.“

Nors tikriausiai mažai tikėtina, kad kada nors galėtume praktiškai panaudoti šią energijos gamybą, tai nereiškia, kad ji visiškai nenaudinga.

Žvelgiant iš astronomijos perspektyvos, šis reiškinys gali nulemti juodosios skylės pavojų – tai reiškia didžiulį radiacijos energijos išsiskyrimą į kosmosą.

„Skirtingai nuo Blandfordo–Znajeko proceso, kurio metu rotacinė energija išgaunama per grynai elektromagnetinį mechanizmą, čia aprašytam energijos išgavimo mechanizmui reikalinga ne nulinė dalelių inercija“, – rašo autoriai.

„Šis mechanizmas taip pat skiriasi nuo pradinio Penrose'o proceso, nes norint išskirti neigiamos energijos daleles reikia išsklaidyti magnetinę energiją. Aišku, visi mechanizmai išgauna juodosios skylės sukimosi energiją, maitindami juodąją skylę neigiama energija ir judesio kiekio momentu.“

Tyrimo rezultatai aprašyti „Physical Review D“.

Komentarai (2)