Черните дупки могат да спасят човечеството. Учените обясниха как

Когато говорим за черните дупки, обикновено си представяме нещо разрушително. В края на краищата те са буквално космически чудовища, които поглъщат всичко по пътя си! Но какво би станало, ако черните дупки всъщност могат да се превърнат в източник на колосална енергия за човечеството? Днес човечеството се нуждае от огромно количество енергия, затова учените започнаха да се замислят: може ли енергията на тези мистериозни обекти да се използва за наше добро? И се оказва, че да – може.

Черните дупки като източник на енергия

Според научния портал IFL Science черните дупки са не само консуматори на материя, но и потенциални енергийни станции на бъдещето.

Какво представлява процесът на Пенроуз

Още през 1969 г. физикът Роджър Пенроуз предлага начин за извличане на енергия от въртящите се черни дупки – чрез процес, наречен в негова чест.

Идеята е съвсем проста: ако изпратите частица в зоната, наречена ергосфера (това е областта близо до самия край на черната дупка), и я накарате да се раздели на две части, едната може да попадне вътре в черната дупка с отрицателна енергия, а другата – да излети навън с нарастване на енергията. Благодарение на това е възможно да се „открадне“ част от енергията от самата черна дупка, без да се нарушават законите на физиката.

„Поради екстремната интензивност на гравитацията вътре в черна дупка, общата относителност позволява на абсорбирания фрагмент да има отрицателна енергия“ – заявяват изследователите в своята научна работа.

Този метод е работещ, защото част от енергията на въртене на черната дупка се губи заедно с отлитащата частица. Черната дупка губи малко маса и забавя въртенето си, а ние получаваме чиста енергия, буквално от празното пространство. Разбира се, засега всичко това е теория, но тя се вписва добре в законите на общата теория на относителността и представлява жив интерес за физиците от целия свят.

Един прост пример: представете си, че хвърляте камък в зоната близо до черната дупка (ергосферата) и там той се разпада на две части: едната пада в дупката, а втората излита с повече енергия, отколкото е имал камъкът първоначално. По този начин е възможно образно казано да се „отнеме“ част от енергията на въртене на черната дупка.

Какво представлява процесът на Бланфорд – Знаека

Другият начин е известен като Процесът на Бланфорд-Знаека. Това вече не е само теория, а възможно обяснение на начина, по който някои черни дупки излъчват гигантски струи енергия. Става въпрос за магнитни полета и плазма, която се ускорява до невероятни скорости в близост до черната дупка. Тези плазмени струи могат да носят огромни количества енергия и учените смятат, че в бъдеще бихме могли да се научим как да ги използваме за нашите собствени цели.

Един прост пример: представете си тяло (черна дупка) с навит около него проводник (магнитно поле) – докато се върти, тялото „генерира ток“ и изстрелва енергия по оста си.

„Когато газът, съставляващ акреционния диск, пада към черната дупка, той описва спирална траектория. При това различните му части се трият една в друга и се нагряват до температури от няколко милиона келвина“, обяснява водещият автор на научния труд Пиночет. „Тези високи температури йонизират газа, превръщайки го в плазма, съставена от море от положителни йони и отрицателни електрони. Тези завихрящи се заредени частици генерират турбулентни магнитни полета, които насочват релативистичните плазмени струи в две струи, насочени в противоположни посоки, по посока на оста на въртене.“

Друга идея, предложена много по-отдавна, е известна като „ореолно задвижване“ (halo drive) – на някои места халово или хейлово задвижване. Предимството на тази хипотетична система е, че в черната дупка не се изстрелват частици и не се изисква отрицателна енергия.

Знаем, че когато светлината преминава през гравитационните кладенци, тя придобива енергия, както правят космическите кораби по време на гравитационните асистенции. Тъй като светлината се движи с пределната скорост на Вселената – скоростта, с която се придвижват всички частици без маса, – тя не може да придобие или да загуби скорост от попадане в или от гравитационен кладенец. Вместо това, когато светлината попада в гравитационния кладенец, нейната честота се повишава и се измества към синия спектър, докато светлината, излизаща от гравитационния кладенец, се измества към червения. Именно това се използва при хейловото задвижване (halo drive).

Основната идея е да се изпрати светлинен лъч около двойка черни дупки, които се въртят една около друга преди сливане, или около една черна дупка, която се върти бързо, и да се използва високоенергийната синьо изместена светлина, за да се ускори космическият кораб.

Ако човечеството се научи да извлича енергия от черните дупки – както чрез процеса на Пенроуз, чрез магнитните струи, описани в процеса на Бланфорд-Знаек или чрез halo drive – това може да бъде истински пробив в областта на енергетиката.

Ще разполагаме с почти безкраен източник на чиста енергия направо от космоса, което ще помогне за решаването на глобалните проблеми с недостига на ресурси, замърсяването и зависимостта от изкопаемите горива. В бъдеще това може да промени изцяло нашата цивилизация.