Може ли да се извлича енергия от въртяща се черна дупка?

Бъди най-интересния човек, когото познаваш

Ивайло Красимиров

Въртящата се черна дупка е такава екстремна сила на природата, че влачи околните време и пространство наоколо. Така че е естествено да се запитаме дали черните дупки могат да бъдат използвани като някакъв вид енергия. През 1969 г. математикът и физик Роджър Пенроуз предложи метод да направи точно това, сега известен като „Процес на Пенроуз“.

Методът може да бъде използван от много високо развити цивилизации (извънземни или бъдещи хора) за добиване на енергия, като се правят „бомби с черна дупка“. Някои елементи от физиката, необходима за това, обаче никога не са били експериментално проверени – досега. Ново изследване, потвърждаващо основата на физиката нужна за това, току-що е публикувано в Nature Physics.

Около нейния хоризонт (границата около черна дупка, отвъд която не може да избяга нищо, дори светлина), въртящата се черна дупка създава област, наречена „ергосфера“. Ако даден обект попадне в ергосферата, той се разцепва – като едната част пада в черната дупка, а другата бяга – частта, която бяга ефективно, печели енергия за сметка на черната дупка. Така че, чисто теоретично, изпращайки предмети или светлина към въртяща се черна дупка, бихме могли да получим енергия обратно.

Как да се докаже тази теория? През 1971 г. руският физик Яков Зелдович го превежда на други въртящи се системи, които могат да бъдат тествани обратно на Земята. Експерименталната „черна дупка“ се превърна във въртящ се цилиндър, направен от материал, който може да абсорбира енергия.

Зелдович си представя, че светлинните вълни могат да извличат енергия от цилиндъра и да се усилват. За да работи ефектът на усилване обаче, тези вълни трябва да имат нещо, наречено „ъглов импулс“, което ги усуква в спирали.

Когато усукани светлинни вълни удрят такъв цилиндър, честотата им трябва да се промени поради нещо, наречено „Доплерово изместване“. Най-вероятно сте преживели това, когато слушате сирена на линейка. Когато се движи към вас, той има по-висока стъпка, отколкото когато се отдалечава от вас – посоката на движение променя терена на звука. По подобен начин промените в скоростта на въртене променят възприеманата честота на светлинна вълна.
Ако цилиндърът се върти достатъчно бързо, променената честота на вълната трябва да падне толкова ниско, че да стане отрицателна (което просто означава, че вълната се върти в обратна посока).

Вълните с положителна честота трябва да се поемат частично от цилиндъра, губейки енергия. Но отрицателните честотни вълни биха превърнали тази загуба в печалба и вместо това биха се усилили от цилиндъра. Те биха извличали енергия от въртенето, точно както обектът, избягал от черната дупка на Пенроуз.

Тестването на теорията на Зелдович може да изглежда просто. Но въртящият се обект трябва да се върти със същата или по-висока честота като вълните. За да се усилят видимите светлинни вълни, които се колебаят с честота на стотици трилиони пъти в секунда, трябва да се завърти поглъщащ обект милиарди пъти по-бързо от всичко, което е механично възможно днес.
Светлината пътува с около 300 милиона метра в секунда. За да направи теорията по-лесна за тестване, учените използват звукови вълни, които пътуват приблизително милион пъти по-бавно.

За да се създаде усукана звукова вълна, те използват пръстен от високоговорители, всички излъчващи същата честота, но започвайки в малко по-различно време, така че звукът следва спирала. За въртящ се абсорбер се използва парче звукопоглъщаща пяна, прикрепена към двигател. Микрофоните, поставени вътре в пяната, позволяват да се записва звука, след като той взаимодейства с въртящия се абсорбер.

Установяват, че когато пяната се върти бавно (с ниска честота), звукът, който записват, по-тих, защото бива погълнат от пяната. Но когато завъртат пяната достатъчно бързо, за да се получи Доплерово изместване на честотата на звуковите вълни, за да ги направи отрицателни, звукът става по-силен.

Това може да означава само, че звуковата вълна е взела енергия от въртящия се абсорбатор, което най-накрая доказва 50-годишната теория.
Всичко това, разбира се, не потвърждава изрично, че идеята на Пенроуз за извличане на енергия всъщност ще работи за черна дупка. По-скоро експериментите потвърждават противоинтуитивната основна физика, като показват, че се получава изместване на вълновите честоти от положителни към отрицателни, а не загуба на енергия.

Въпреки че сме далеч от извличане на енергия от въртяща се черна дупка, това не означава, че не би могло да стане от много напреднала извънземна цивилизация – или всъщност нашата собствена цивилизация в далечното бъдеще. Такава цивилизация би могла да изгради структура около черната дупка, която се върти с нея и след това да пусне в нея астероиди или дори електромагнитни вълни, което би позволило да се получи повече енергия.

Още по-добре биха могли да построят така наречената „бомба с черна дупка“, като обграждат изцяло черната дупка с отразяваща огледална черупка. Светлината, блъснала се в черната дупка, ще се върне усилена и след това ще се отрази обратно от огледалото към черната дупка, която отново ще бъде усилена и т.н.

Енергията би се увеличила експоненциално при гръмотевична експлозия. Но като се пусне част от тази усилена светлина от черупката през дупка, можете да се контролира процеса и да се произвежда по същество неограничена енергия.

Въпреки че това все още е научна фантастика, в много далечно бъдеще, когато единствените останки от галактики и звезди са черни дупки, този метод би бил единствената надежда за оцеляване на всяка цивилизация. Това би била Вселена с огромни, изолирани източници на енергия, блестящи ярко в иначе напълно черно небе.

Категории на статиите:
Физика

Коментарите са затворени.

Мегавселена

С използването на този сайт вие се съгласявате със събирането на cookies. повече информация

Сайтът използва coocies, за да ви даде възможно най-доброто сърфиране. С влизането в него вие се съгласявате с използването им.

Затвори