Dönen kara delikler enerjiyle doludur – işte nasıl kilidini açılır

Dönen kara delikler bilinen evrendeki en güçlü fenomendir. Güçlü yerçekimi, etraflarındaki uzay -zaman eğriliğini radikal bir şekilde değiştirerek zaman dilatasyonu, ışık bozulması ve maddenin ve fotonların etraflarına iç içe geçmesi, toplanma diskleri oluşturması gibi göreceli etkilere yol açar. Galaksilerin merkezindeki süper kütleli kara delikler (SMBHS) durumunda, bu diskler ışık hızına yakın olacak ve disklerdeki tüm yıldızları geçici olarak gölgede bırakan güçlü radyasyon yaymak için hızlandırılır.

1969’da Sir Roger Penrose, ileri medeniyetlerin kara deliklerin dönme enerjisini bir güç kaynağı olarak kullanabileceğini teorize etti. Metropolitan Eğitim Bilimleri Üniversitesi (UMCE) fizik profesörü olan Jorge Pinochet, yakın zamanda Penrose teorisinin nasıl gerçekleştirilebileceğini analiz etti.

Basit bir ifadeyle, makalesi bu potansiyel enerji kaynağını, enerji çıkarma sürecinin verimliliğini ve bir gün insanlığı içerebilecek gelişmiş bir medeniyetin onu kullanmasına izin verebilecek bazı mekanizmaları araştırıyor! Çalışma yayınlanmış üzerinde Arxiv ön hazırlık sunucusu.

Kerr ve Kerr -Newman Metric’e göre, Einstein’ın GR için saha denklemlerine önerilen iki karar, tüm kara deliklerin döndüğüne inanılıyor. Bu rotasyon, etkinlik ufuklarının (ergosfer olarak bilinir) hemen ötesinde iç içe geçmişin yanlarında “sürüklenmesine” neden olur. Bu etki, bazı gökbilimcilerin bazen kutuplarından kaynaklanan büyük jetlerden sorumlu olduğuna inandıkları “çerçeve sürükleme” (lens-optrring etkisi olarak da bilinen) olarak bilinen bir fenomen olan uzay-zaman için bile geçerlidir.

Pinochet’in bugün evrene e -posta yoluyla söylediği gibi, bir kara deliğin rotasyonu, güneşe güç veren termonükleer reaksiyonlardan on kat daha fazla verimlilikle enerji üretebilir:

“Dönen bir kara deliğin yakınındaki bir parçacık, fizik yasalarının izin verdiği maksimuma yakın bir hızda, 300.000 km/s’lik bir değeri olan bir hızda yörüngede döner. Ancak hareket en temel enerji biçimidir. Okulda öğrendiğimiz gibi, hızla ilişkili enerjiye kinetik enerji olarak adlandırılır. Kara delik kinetik enerji olarak adlandırılır.

Diyerek şöyle devam etti: “Bu enerji, dönüşte süpürülen nesneler, bir kara deliğin geri dönüşü olmayan, sözde olay ufku noktasını geçmediği sürece, bu enerji birçok yönden kullanılabilir. Bir nesne olay ufkuna nüfuz ettiğinde, sonsuza dek kara deliğin güçlü yerçekimi tarafından hapsolur ve enerjisi kullanılamaz.”

Orijinal makalesinde “Yerçekimi çöküşü: genel göreliliğin rolü“Penrose, teorik olarak, bir uzay aracını göreceli hızlara (ışık hızının bir kısmı) hızlandırabilecek ve yüzyıllar (veya daha uzun) yerine yıldız sistemleri arasında geçmesine izin verebilecek bir mekanizma önerdi. Bununla birlikte, aynı süreç aynı zamanda bir güç kaynağı olarak kullanılabilir.

Bu, ileri medeniyetler ve ulaşmış olabilecekleri teknik gelişim düzeyi hakkında hakim teorilerle uyumludur. En iyi bilinen örnek, 1960 yılında Nikolai Kardashev tarafından önerilen sınıflandırma şeması olan Kardashev ölçeğidir. Bu plana göre, kara deliklerin gücünü kullanabilecek bir medeniyet, Tip II ve Tip III uygarlığı arasında bir yerde olacaktır. Benzer şekilde, dönen kara deliklerin enerjisini kullanma yeteneği, 2012 yılında John M. Smart tarafından önerilen transkansiyon hipotezi tarafından tahmin edilmektedir.

Bununla birlikte, Pinochet’in makalesinde araştırıldığı gibi, orijinal teori pratik değildir, çünkü son derece yüksek hız, hassasiyet ve zamanlama gerektirecektir. Çok daha umut verici bir yöntem olarak, olay ufuklarının hemen ötesinde kara deliklerin yörüngesinde yörüngede olan toplanma diskleri tarafından salınan enerjiyi kullanmaktır:

“Doğa, kara delikleri döndürerek, quasar ve mikrokasar olarak adlandırılan kara deliklerden enerji çıkarmak için daha pratik ve uygulanabilir bir yol buldu. Fenomen, tipik kütlesi yaklaşık bir milyon ila on milyar güneş kütlesi arasında olan süper kütleli bir kara deliğin etrafında meydana geldiğinde bir kuasardan bahsediyoruz.

“Kütle yaklaşık 3 ve 100 güneş kütlesi arasında değişen bir yıldız kara deliğin etrafında meydana geldiğinde, bir mikroquasardan bahsediyoruz. Birikme diskine ek olarak, bu fenomenlere, ışık hızına yakın hızlarda hareket eden parçacıkların jetleri olan göreceli jetler eşlik ediyor.”

Kuasarların ve mikroquasarların enerjileri için kullanıldığı bu süreç 1977’de fizikçiler Roger Blandford ve Roman Znajek tarafından önerildi. “Yazarlarının onuruna, bu süreç BZ mekanizması olarak bilinir ve Penrose sürecinden daha karmaşıktır.”

Bu işlem, belki de manyetik bir koşum takımı kullanarak kara deliğin ergosferinin elektromanyetik alanını değiştirmeyi içerir. Ergosfer içindeki manyetosferin dönmesine neden olduğundan, giden açısal momentum akısı kara delikten enerji çıkarmak için kullanılabilir.

Bu, seti anketlerinin önümüzdeki yıllarda gözette olabileceği potansiyel bir teknolojiyi temsil ediyor. Pinochet’in özetlendiği gibi, bir gün insanlık olasılığı alanının ötesinde değildir.

“Pratik amaçlar için dönen kara deliklerin enerjisinin kullanımını ilk öneren Penrose idi, ancak genel olarak bu, belki de mevcut teknolojik yeteneklerimizden çok uzak olduğu için çok fazla araştırılmamış bir konudur.” Dedi.

“Her halükarda, belki de çok uzak bir gelecekte, medeniyetimizin kara delikleri döndürmede, mevcut teknolojik bebeklikten kurtulabilmemiz koşuluyla, bir toplum olarak karşılaşmamız gereken karmaşık enerji sorunlarına temiz ve verimli bir çözüm bulabileceğini düşünmek mantıksız değildir.”