Dodano: 19 stycznia 2021r.

Czy można pozyskiwać energię z czarnych dziur?

Już Albert Einstein w swojej ogólnej teorii względności - teorii łączącej przestrzeń, czas i grawitację – przewidział, że czarne dziury mają w sobie ogromne ilości energii, którą być może da się w przyszłości wykorzystać. Przez lata powstało kilka koncepcji, jak można by tego dokonać. Niedawno fizycy przedstawili kolejną.

Czy można pozyskiwać energię z czarnych dziur?

 

Przez ostatnie 50 lat naukowcy próbowali opracować metodę, która pomogłaby ujarzmić energię czarnych dziur. Noblista w dziedzinie fizyki Roger Penrose teoretyzował, że „rozpad cząstek może pomóc czerpać energię z czarnej dziury”. Stephen Hawking twierdził, że „czarne dziury mogą uwalniać energię poprzez emisję kwantową”. Z kolei Roger Blandford i Roman Znajek zaproponowali moment elektromagnetyczny jako główny sposób pozyskiwania energii z podobnych obiektów.

W nowym opracowaniu opublikowanym w czasopiśmie „Physical Review”, fizycy Luca Comisso z Uniwersytetu Columbia i Felipe Asenjo z Universidad Adolfo Ibanez w Chile, opisali nieznany dotąd sposób pozyskiwania energii z czarnych dziur. Miałoby to być możliwe dzięki przełamaniu i ponownemu połączeniu linii pola magnetycznego w pobliżu horyzontu zdarzeń, czyli punktu, z którego nic, nawet światło, nie może uciec.

To oczywiście rozważania czysto teoretyczne. Ludzkość dopiero zaczyna raczkować po swojej kosmicznej okolicy. Nie mamy technologii pozwalającej dolecieć do najbliższej czarnej dziury, a co dopiero pozyskiwać z niej energię. Być może kiedyś nasza cywilizacja osiągnie taki poziom zaawansowania, by myśleć o tym na poważnie. Jednak obecnie pozostaje to w sferze spekulacji.

Nowa koncepcja na pozyskanie energii z czarnej dziury

- Czarne dziury są otoczone gorącą „zupą” z cząstek plazmy, które przenoszą pole magnetyczne – mówi główny autor badań Luca Comisso. - Nasza teoria pokazuje, że gdy linie pola magnetycznego rozłączą się i połączą ponownie, mogą przyspieszyć cząstki plazmy i wytworzyć w ten sposób duże ilości energii – dodaje.

To odkrycie może pozwolić astronomom na lepsze szacowanie prędkości wirowania czarnych dziur, a w przyszłości stanowić nawet źródło energii dla potrzeb zaawansowanej cywilizacji – uważają badacze.

Comisso i Asenjo zbudowali swoją teorię na założeniu, że ponowne połączenie pól magnetycznych przyspiesza cząstki plazmy w dwóch różnych kierunkach. Jeden strumień cząstek jest popychany zgodnie z kierunkiem wirowania czarnej dziury, podczas gdy drugi jest popychany w przeciwną stronę i może uciec z pola grawitacyjnego, uwalniając przy tym znaczne ilości energii.

Zgodnie z tą koncepcją, ponowne połączenie linii pola magnetycznego zachodziłoby poza horyzontem zdarzeń. Wówczas rozszczepienie cząstek plazmy przyspieszanych do prędkości zbliżonych do prędkości światła w dwóch różnych kierunkach spowodowałoby, że jeden strumień plazmy mógłby zacząć opadać w stronę horyzontu zdarzeń, a drugi uciekać od czarnej dziury.

"Cukierki z ujemnymi kaloriami"

- To tak, jakby człowiek mógł schudnąć, jedząc cukierki z ujemnymi kaloriami - powiedział Comisso dodając, że zasadniczo czarna dziura traci energię, pochłaniając cząstki o ujemnej energii. Przyznał też, że może się to zdarzyć w regionie zwanym ergosferą, czyli zewnętrzną częścią horyzontu zdarzeń.

Asenjo, profesor fizyki na Universidad Adolfo Ibáñez i współautor badania, wyjaśnia, że wysoka prędkość względna pomiędzy przechwyconymi przez czarną dziurę i uciekającymi od niej strumieniami plazmy jest tym, co pozwala na wydobycie ogromnych ilości energii z czarnej dziury.

- Wyliczyliśmy, że proces energetyzacji plazmy może osiągnąć sprawność 150 procent, znacznie wyższą niż jakakolwiek elektrownia działająca na Ziemi - twierdzi Asenjo. - Osiągnięcie sprawności większej niż 100 procent jest możliwe, ponieważ czarne dziury uwalniają energię, która jest oddawana plazmie wydostającej się na zewnątrz – tłumaczy.

Chociaż jest mało prawdopodobne, abyśmy mogli kiedykolwiek wykorzystać przedstawioną koncepcję w praktyce, nie oznacza to, że podobne prace są całkowicie bezużyteczne. Z punktu widzenia astronomów, zjawisko to może być tym, co napędza rozbłyski czarnych dziur, które uwalniają ogromne ilości energii.

 

Źródło: Columbia University, fot. NASA’s Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman