Чорні діри, хоч і мають репутацію космічних “пожирачів” всього навколо, можуть стати джерелом енергії для дуже розвинених цивілізацій. Звучить як фантастика? У фізиці вже є кілька теоретичних моделей, які описують, як саме це можливо, пише T4.
Коли цивілізація розвивається, її потреби в енергії стрімко зростають. Один із класичних варіантів — побудова мегаструктур на кшталт сфери Дайсона, яка б охоплювала зірку і збирала її енергію. Проте, жодного сліду таких конструкцій у Всесвіті ми поки не спостерігали. Можливо, вони занадто складні, непрактичні або ж ми просто ще не подивилися в правильному напрямку.
Але ще в 1969 році фізик і математик Роджер Пенроуз запропонував іншу ідею: використовувати обертові чорні діри (типу Керра) для добування енергії. Так з’явилася концепція, яка згодом отримала назву процес Пенроуза.
За ідеєю Пенроуза, якщо занурити об’єкт у ергосферу — зону за межею подій обертової чорної діри, — він може розпастися на дві частини. Одна частина “падає” у діру з негативною енергією (так, це можливо згідно з загальною теорією відносності), а інша — вилітає з ергосфери, маючи більше енергії, ніж на початку. Таким чином частина обертальної енергії чорної діри переходить до об’єкта, зменшуючи масу і кутову швидкість самої діри.
У новій роботі на arXiv професор Хорхе Піноше (Universidad Metropolitana de Ciencias de la Educación) уточнює деталі цього процесу, підкреслюючи: загальна енергія не порушується, просто чорна діра “платить” за рахунок втрати власної енергії обертання.
Ще один цікавий процес — механізм Блендфорда-Знайєка, що пояснює, як чорні діри утворюють величезні струмені плазми. Газ з акреційного диска нагрівається до мільйонів кельвінів, іонізується, і створює турбулентне магнітне поле. Це поле направляє заряджені частинки у вигляді двох потужних струменів у протилежні боки — вздовж осі обертання чорної діри.
Інший теоретичний підхід — “halo drive”, запропонований Девідом Кіппінгом з Колумбійського університету. Ця система дозволяє використовувати гравітацію чорної діри без введення речовини в її поле. Замість цього використовується світло.
Коли фотон пролітає повз обертову чорну діру, він може отримати додаткову енергію через синє зміщення — аналог того, як космічні кораблі використовують гравітаційні маневри для прискорення. Потім цей енергетично підсилений фотон повертається і передає енергію космічному апарату.
За словами Кіппінга, в такому режимі космічний корабель теоретично може досягти швидкості, що на 33% перевищує швидкість обертання чорної діри. І все це — без запуску палива чи речовини в саму діру.
Ці ідеї — фантастично складні з технічної точки зору, і на сьогодні людство не має технологій навіть для того, щоб наблизитися до чорної діри, не кажучи вже про використання її енергії. Проте вони важливі: вони демонструють, наскільки глибоко ми вже почали розуміти природу космосу.
Підписуйся на наш Telegram-канал