В недавнем исследовании ученые предложили два потенциальных способа использования энергии черных дыр. Они обнаружили методы извлечения энергии из « черных дыр», используя их вращательные и гравитационные характеристики.
Ведущий исследователь Чжан Фенг Май, научный сотрудник Института астрономии и астрофизики Кавли при Пекинском университете, сказал: «Мы знаем, что можем извлекать энергию из черных дыр, и мы также знаем, что можем вводить в них энергию, что сделает ее почти тем же самым, что и батарея».
Зарядите черную дыру электрически заряженными частицами
Одна из возможных гипотетических ситуаций заключается в том, что ученые могли бы «зарядить» черную дыру, выстреливая в нее огромными электрически заряженными частицами.
Это продолжалось бы до тех пор, пока черная дыра не создала бы свое собственное электрическое поле, отталкивающее любые дополнительные заряды, которые они пытались добавить. Исследователи подробно описали это в исследовании, опубликованном 29 ноября в журнале Physical Review D.
Как только сила, отталкивающая заряды, станет сильнее гравитационного притяжения черной дыры, ученые назовут ее «полностью заряженной».
В соответствии с общей теорией относительности Эйнштейна, которая связывает массу с энергией, энергия черной дыры будет зависеть как от добавленных к ней электрических зарядов, так и от массы этих зарядов.
«Батарея черной дыры преобразует энергию массы частицы в энергию заряда», – сказал Чжан Фенг Май.
Ученые выяснили, что процесс подзарядки эффективен примерно на 25 процентов. Это означает, что «батареи черной дыры» могут превращать примерно четверть массы, которую они поглощают, в полезную энергию в виде электрического поля. Команда обнаружила, что эта эффективность будет примерно в 250 раз выше, чем у атомной бомбы, как сообщает Live Science.
Извлечение энергии с использованием процесса «сверхизлучения»
Чтобы извлечь энергию, ученые будут использовать метод, называемый сверхизлучением. Эта идея основана на концепции, согласно которой интенсивное гравитационное поле вращающейся черной дыры затягивает пространство-время вокруг нее.
Гравитационные или электромагнитные волны, попадающие в эту вращающуюся область, также будут притягиваться. Если бы эти волны еще не пересекли горизонт событий черной дыры (точку невозврата для чего бы то ни было, даже для света), некоторые волны могли бы отскакивать с большей энергией, чем у них было изначально.
Исследователи объяснили, что этот процесс превращает энергию вращения черной дыры, связанную с ее массой, в отраженные волны, согласно Live Science.
Извлечение энергии черной дыры с помощью «пар Швингера»
Второй способ использования энергии черной дыры предполагает извлечение ее в виде того, что ученые называют парами Швингера — парами частиц, которые самопроизвольно образуются при наличии электрического поля.
Представьте, что у нас есть полностью заряженная черная дыра. Электрическое поле вблизи ее горизонта событий может быть настолько мощным, что оно самопроизвольно порождает электрон и позитрон, который подобен электрону, но с противоположным зарядом, как пояснила Мэй.
Если черная дыра заряжена положительно, отталкивание вытолкнуло бы позитрон из черной дыры. Теоретически, мы могли бы тогда захватить эту убегающую частицу в виде энергии.
Май упомянул, что он не уверен, будет ли у нас когда-нибудь на самом деле такая батарея, но идея возникла в результате прошлых попыток ученых определить, как мы могли бы теоретически получать энергию из черных дыр.
В этой теории нерешенным остается один, но пожалуй самый главный вопрос: как с Земли «зарядить» ближайшую «черную дыру « находящуюся на расстоянии многих световых лет от нашей планеты и технически сделать возможным использование этой энергии землянами.