gov-civil-vilareal.ptDet viser seg at du * kan * få noe ut av et svart hull ... men det er ikke lett
>En av de karakteristiske egenskapene til et svart hull er at ingenting kan komme ut av dem. Det er derfor de heter slike; de er som en uendelig dyp grop, og ikke engang lys kan slippe unna. EN hull det er svart .
pbs barn kjøper det ikke
Men, som så mange ideer innen vitenskap, Når du ser nærmere på, blir den absolutte utsagnet litt relativ . Du kan få noe ut av et svart hull: Energi. Og det viser seg at du kan få mye. Som en mye mye.
Et nytt papir har kommet ut som viser hvordan magnetiske felt kan brukes til å hente enorme mengder energi fra et svart hull , og kan drive noen astrofysiske fenomener vi ser rundt dem. Det er ikke akkurat lett, og det er ikke som om du vil kunne lade opp telefonen eller varme huset ditt med denne teknikken (mer som om du ville fordampe dem til deres bestanddeler av subatomære partikler som deretter ville bli akselerert utover i nærheten av lysets hastighet*), men det er fortsatt ekstremt kult.
Et svart hull på noen måter kan enkelt beskrives : Ta et objekt med masse, og komprimere det så mye at rømningshastigheten blir lysets hastighet. Når det skjer, blir alt som kommer for nær trukket inn. Ingenting kan slippe unna.
Du kan faktisk beskrive dem ved å bruke vanlig gammel (newtonsk) fysikk, men for å få hele historien må du bruke Einsteins teori om generell relativitet. Regnestykket blir raskt hårete, og til og med begrepene blir skitne. Men når du bruker GR, finner du ut at et svart hull, noen sorte hull, kan fullstendig karakteriseres ved å bare bruke tre ting: Massa, spinn og elektrisk ladning.
Et klassisk svart hull har bare masse, sitter der og vrir plass og tid, og mye av det viktige det gjør, avhenger av massen. Men den kan også snurre på mange måter akkurat som en planet eller en topp eller en stjerne. Faktisk mange (om ikke de fleste) spinn med nær lysets hastighet .
En kommentert versjon av en svart hullsimulering forklarer de forskjellige delene av dette bisarre objektet. Kreditt: NASAs Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
Det er en annen veldig merkelig ting sorte hull kan gjøre: Når de snurrer, drar de stoffet i romtiden rundt dem som en smoothie rundt et virvlende blenderblad. Dette kalles rammedraging (eller mer teknisk sett Linsetørrende effekt ) og det har noen rare bivirkninger. For eksempel hvis du er inne en region rundt det sorte hullet som heter ergosfæren , du kan bokstavelig talt ikke sitte stille; inne i selve volumrommet trekkes i retning av spinnet, så du går rundt det sorte hullet enten du vil eller ikke. Det er som å være festet til et sirkulært tredemølle. Rundt og rundt går du.
Men det er nøkkelen til å få ut energi. Det tar energi å spinne opp et objekt, energi som kan frigjøres ved å bremse det, og et roterende svart hull har en mye av energi. Men hvordan i all verden - vel, hvordan i universet - gjør du det?
Kunstnerens oppfatning av et svart hull med materiale som virvler rundt det i en tilførselsskive, og også en materiestråle som sprer seg vekk fra det. Kreditt: NASA/JPL-Caltech
Det er mange måter, teoretisk sett, men en som ikke har blitt plumbed mye av teoretikere før nå er det som kalles magnetisk tilkobling .
Veldig varm gass kan være så energisk at elektronene fjernes fra atomene deres, og vi kaller det en plasma . Når de ladede partiklene i plasma beveger seg rundt, skaper de et magnetfelt som kan bli veldig intens. Magnetfeltlinjene (som du ser i stangmagnetdiagrammer) kan være veldig sterke, og det gir dem spenning - tenk på det som å bøye en pianotråd; du må bruke mye kraft for å holde den bøyd. Hvis du slipper, SNAP!
Plasma som kretser rundt et svart hull kan ha latterlig sterke magnetfelt. Etter hvert som plasmaet rusler rundt, kan magnetfeltlinjene også vikles rundt, vikles sammen og klikkes. Når de gjør det, frigjør de energi. En måte de gjør dette på er ved å akselerere de subatomære partiklene rundt dem, noen ganger til hastigheter nær lysets. Solfakkel på soloverflaten opprettes på denne måten , så det er en reell effekt.
Det er her ting blir rart (ja, jeg vet at du tenker; dette er hvor).
Partikler er laget av energi og sprengt vekk i par. Hvis ting er justert akkurat, skriker en av disse partiklene bort i den retning det sorte hullet snurrer, og den andre på motsatt måte. Hvis dette skjer inne i ergosfæren, vil den som beveger seg i samme retning som spinnet komme ut og rømme ut i verdensrommet. Den andre, som går mot spinnet, vil falle i. Men fordi den beveget seg i motsatt retning av spinnet, dette reduserer faktisk det sorte hullet .
Det sorte hullets sakte betyr at det frigjør energi, som tas bort av partikkelen som rømmer . Fra ditt synspunkt når du står (godt) utenfor det sorte hullet, ser du bare partikler som kommer ut nær lysets hastighet og det sorte hullet bremser litt.
Med andre ord, energi har blitt hentet ut fra det sorte hullet.
Kunstverk av et svart hull mens det river en stjerne fra hverandre, skaper en virvlende akkretjonsskive av materiale rundt det og sprenger ut enorme materiestråler som er spolet opp av magnetfeltet. Kreditt: Aurore Simonnet og NASAs Goddard Space Flight Center
I avisen beregner forskerne at energieffektiviteten er 150% - det betyr at du bokstavelig talt får ut mer energi enn du legger inn. Det høres umulig ut, men husk at du bruker en energikilde som allerede eksisterer, det svarte hullets rotasjon. Så energi skapes ikke av ingenting.
Denne prosessen kan generere enorme mengder energi. Vær oppmerksom på at i den formen - et felt med subatomær partikkelstråling som er sterk nok til å koke deg ganske grundig - er energien ikke veldig nyttig for oss mennesker. Kanskje om tusenvis av år vil vi være på et teknologisk stadium hvor vi kan komme til et svart hull og bruke den energien, men for nå er det en liten bit utenfor oss.
Men ikke naturen. Når vi ser på sorte hull, spesielt de i sentrumene av aktive galakser, ser vi dem flamme av energi ganske mye. Det er ikke helt klart hvorfor; en idé er at materiale fra materiedisken rundt dem faller brått i og sprenger ut kraftige utbrudd av energi. Men det er mulig at magnetisk gjenkobling i det plasmaet akselererer partikler i enorme mengder til bare et hår som er sjenert for lysets hastighet. I så fall gjør naturen det vi selv ikke kan: Få noe ut av et svart hull. Og det er mye, siden blussene i aktive galakser lett kan være det millioner ganger lysere enn Solen.
Nå vil du kanskje ikke stå for nær en kilde som den. Men hvis det er en måte å benytte seg av (og lagre!) Den, vil energien i noen få sekunder drifte hele menneskelig sivilisasjon i lang, lang tid.
En dag. Det er noen få tekniske problemer å løse først. Men jeg kan se for meg hvert hus som kommer i fremtiden et roterende kvantesorte hull det gir ikke bare alle dine energibehov, men hvis det brukes på old school -tyngdekraften, ville det også være en grei søppelavhending.
* Som, som nevnt, er ille; selv om problemet med total protonisk reversering ikke har vist seg å stige til nivået med statistisk signifikans ( Spengler et al., 1985 ).
