С помощью силы черной дыры можно создать безумную бомбу: в чем суть

Черные дыры представляют собой мощнейшие гравитационные объекты. Теоретически, если будет такая возможность, то из черных дыр можно извлечь энергию. Эту тепловую и кинетическую энергию можно получить из аккреционного диска и струй черной дыры. Но даже если черная дыра будет находится в пустом космосе, то энергию все равно можно получить с помощью процесса Пенроуза, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Впервые способ извлечения энергии из вращения черной дыры предложил физик Роджер Пенроуз еще 53 года назад. Этот способ основан на эффекте, который проявляется, когда вращающееся тело закручивает окружающее пространство таким образом, что объект, падающий на тело, слегка перемещается по траектории вращения.

Подобный эффект можно обнаружить рядом с Землей, хотя он не так сильно проявляется, как рядом с черной дырой. Этот эффект настолько сильный, что в регионе черной дыры под названием эргосфера, объекты могут перемещаться вокруг черной дыры со скоростью, превышающей скорость света.

Процесс Пенроуза заключается в том, чтобы влететь в эргосферу быстро вращающейся черной дыры, а затем выпустить немного массы или излучения в черную дыру. В это время возникнет вращательный удар, и он отбросит в космос объект, который выпустил массу или излучение, с большей скоростью, чем происходило сближение с черной дырой. Но дополнительная энергия, которая будет получена, уравновешивается замедлением вращения черной дыры. Теоретически в результате такого процесса можно получить до 20% энергии массы черной дыры. Для сравнения, превращение водорода в гелий, то есть термоядерный синтез, дает лишь 1% энергии массы.

Если можно теоретически извлечь из черной дыры 20% энергии массы, то можно и больше, считают авторы статьи, размещенной на сервере препринтов arXiv. Стоит сказать, что авторы фокусируют внимание на более абстрактной идее черной дыры, чем те, что можно увидеть во Вселенной.

Обычные черные дыры можно охарактеризовать массой, вращением и электрическим зарядом. Но у известных черных дыр нет электрического заряда, поскольку материя электрически нейтральна. Поэтому авторы статьи рассматривают заряженные черные дыры.

Наша Вселенная расширяется и ее можно грубо описать решением уравнений Эйнштейна под названием космос де Ситтера. Оно описывает пустую Вселенную с положительной космологической постоянной. А космос анти-де Ситтера будет представлять собой Вселенную с отрицательной космологической постоянной. В статье ученые рассматривают заряженную черную дыру в космосе анти-де Ситтера.

Хотя эта статья является полностью гипотетической, она интересна в том плане, что рассматривает сценарий, который можно назвать "А что если бы?". Вместо того, чтобы извлекать энергию из вращения черной дыры, авторы рассматривают, как извлекать энергию с помощью распада частиц.

Используя электромагнитные или другие зеркала, частицы могут отражаться рядом с горизонтом событий черной дыры, и таким образом можно получить энергию от черной дыры, пока частицы не распадутся до энергии, которую можно использовать.

Проблема с этой идеей заключается в том, что она может привести к эффекту неуправляемого движения, когда энергия частиц усиливает энергию частиц по принципу обратной связи, что приводит к так называемой бомбе черной дыры. Поэтому создание гипотетической электростанции рядом с гипотетической заряженной черной дырой может привести к неожиданным последствиям.

Также авторы рассмотрели возможность извлечения энергии из заряженной черной дыры в пустой Вселенной космоса анти-де Ситтера. В этом случае черная дыра будет выделять энергию сама. Этот процесс будет похож на излучение Хокинга, но в данном случае он не зависит от квантовой гравитации. Ученые считают, что в этом случае не произойдет создание бомбы черной дыры.

Но ничего из этого не относится к настоящим черным дырам в нашей Вселенной. Насколько сейчас известно, процесс Пенроуза — это лучшее, что можно сделать для получения энергии черной дыры. Но подобные исследования полезны, поскольку они раскрывают фундаментальную природу пространства и времени.

Как уже писал Фокус, новое исследование показывает, как именно могли появится огромные черные дыры в самой ранней Вселенной, которые существуют, но противоречат теориям.