Žele ubrizgavati čestice u crne rupe: Teorijska studija ide u samo jednom smjeru

Gravitacijska sila crnih rupa toliko je jaka da joj ništa ne može pobjeći. Dakle, možemo li ikada iskoristiti ogromnu snagu crnih rupa kao izvor energije? U novoj studiji znanstvenici predlažu dva načina za korištenje crnih rupa kao izvora energije jednog dana. Predvidjeli su procese izvlačenja energije iz crnih rupa koristeći njihova rotacijska i gravitacijska svojstva.

"Znamo da možemo izvući energiju iz crnih rupa, a također znamo da možemo ubrizgati energiju u njih, što gotovo zvuči kao baterija", glavni autor Zhan Feng Mai, postdoktorand na Institutu za astronomiju i astrofiziku Kavli na Sveučilište u Pekingu, rekao je za Live Science. U prvom hipotetskom scenariju, znanstvenici bi "napunili" crnu rupu ubrizgavanjem masivnih, električki nabijenih čestica. Ti bi se naboji nastavili uvlačiti dok sama crna rupa nije imala električno polje koje je počelo odbijati sve dodatne naboje koje su pokušali ubaciti, objasnili su znanstvenici.

Kad bi to elektromagnetsko odbijanje bilo veće od gravitacijske sile crne rupe, znanstvenici bi je smatrali "potpuno napunjenom". U skladu s Einsteinovom općom teorijom relativnosti, koja kaže da se masa može tretirati kao ekvivalentna energiji, raspoloživa energija crne rupe dolazila bi iz kombinacije električnih naboja ubrizganih u nju, kao i mase tih električnih naboja.

Kako funkcioniraju baterije crnih rupa?

"Baterija crne rupe transformira energiju mase čestice u energiju naboja", rekao je Mai. Istraživači su izračunali da je učinkovitost procesa punjenja 25 posto, što znači da baterije crnih rupa mogu pretvoriti oko četvrtinu unesene mase u dostupnu energiju u obliku električnog polja. Time bi učinkovitost baterije bila oko 250 puta veća od učinkovitosti atomske bombe, izračunao je tim.

Kako bi izvukli energiju, istraživači bi koristili proces poznat kao superzračenje, koji se temelji na teoriji da se prostor-vrijeme doslovno vuče oko rotacije crne rupe koja se okreće zbog njenog intenzivnog gravitacijskog polja.

Gravitacijski ili elektromagnetski valovi koji su ušli u ovo područje rotacije također bi se povukli, ali pod pretpostavkom da još nisu prošli horizont događaja crne rupe - granicu iza koje ništa, čak ni svjetlost, ne može pobjeći - neki valovi bi mogli biti odbijeni s više energije nego što su u početku nosili, napisali su istraživači. Ovaj bi proces pretvorio energiju rotacije crne rupe, određenu njezinom masom, u valove koji se odbijaju.

Iskorištavanje energije

Druga metoda iskorištavanja energije crnih rupa uključivala bi izdvajanje te energije u obliku takozvanih Schwingerovih parova, ili uparenih čestica koje se formiraju spontano u prisutnosti električnog polja. Ako počnemo s potpuno nabijenom crnom rupom, električno polje u blizini horizonta događaja moglo bi biti toliko jako da bi spontano stvorilo elektron i pozitron, koji je poput elektrona, ali sa suprotnim nabojem, objasnio je Mai.

Da je crna rupa pozitivno nabijena, pozitron bi bio izbačen iz crne rupe zbog odbijanja. Ta bi se odbjegla čestica tada, teoretski, mogla sakupiti kao energija. Mai je rekao da ne zna hoćemo li ikada vidjeti ovakvu bateriju, ali je teorijska vježba inspirirana prethodnim pokušajima znanstvenika da teoretski izvuku energiju iz crnih rupa.

Otkrivena ultramasivna crna rupa: 'Čak i kao astronomu, teško mi je shvatiti koliko je ovo velika stvar'

"Vidimo crnu rupu kao mjesto gdje se kvantna mehanika i gravitacija moraju nekako spojiti", rekla je  Daniele Faccio, fizičarka sa Sveučilišta u Glasgowu koja nije bila uključena u studiju. "Gledajući ih iz perspektive rudarenja energije, možemo razumjeti nešto više o tome što se događa."