Замечательное предсказание общей теории относительности Эйнштейна — теории, которая связывает пространство, время и гравитацию — состоит в том, что вращающиеся черные дыры обладают огромным количеством энергии, доступной для использования.
Последние 50 лет ученые пытались придумать способы раскрыть эту силу. Нобелевский физик Роджер Пенроуз предположил, что распад частицы может потреблять энергию из черной дыры; Стивен Хокинг предположил, что черные дыры могут выделять энергию посредством квантово-механического излучения; в то время как Роджер Бландфорд и Роман Знайек предложили электромагнитный крутящий момент в качестве основного агента извлечения энергии.
Теперь, в исследовании, опубликованном в журнале Physical Review D, физики Лука Комиссо из Колумбийского университета и Фелипе Асенджо из Университета Адольфо Ибаньеса в Чили нашли новый способ извлечения энергии из черных дыр путем разрыва и соединения силовых линий магнитного поля вблизи горизонта событий, точка, из которой ничто, даже свет, не может избежать гравитационного притяжения черной дыры.
По словам Лука Комиссо, научного сотрудника Колумбийского университета, это открытие может позволить астрономам лучше оценить вращение черных дыр, стимулировать выбросы энергии черных дыр и даже может стать источником энергии для нужд развитой цивилизации.
Почему работает повторное подключение
Исследователи построили свою теорию на предпосылке, что пересоединяющиеся магнитные поля ускоряют частицы плазмы в двух разных направлениях. Один поток плазмы сталкивается со спином черной дыры, в то время как другой движется в направлении вращения и может вырваться из тисков черной дыры, которая высвобождает энергию, если плазма, поглощенная черной дырой, имеет отрицательную энергию.
Это похоже на то, что человек может похудеть, съев конфеты с отрицательными калориями. 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 черная дыра.
Внутри эргосферы магнитное пересоединение настолько велико, что частицы плазмы ускоряются до скоростей, приближающихся к скорости света. Асенхо, профессор физики Университета Адольфо Ибаньеса и соавтор исследования, объяснил, что высокая относительная скорость между захваченными и уходящими потоками плазмы — это то, что позволяет предлагаемому процессу извлекать огромное количество энергии из черной дыры.
Процесс извлечения энергии, предусмотренный авторами работы, возможно, уже работает в большом количестве черных дыр. Это может быть причиной вспышек черных дыр — мощных всплесков излучения, которые можно обнаружить с Земли. Наши более глубокие знания о том, как происходит магнитное пересоединение вблизи черной дыры, могут иметь решающее значение для нашей интерпретации текущих и будущих наблюдений черных дыр с помощью телескопа, например, с помощью телескопа Event Horizon.
Хотя это может звучать как научная фантастика, добыча энергии из черных дыр может быть ответом на наши будущие потребности в энергии.