Pendant des décennies, les scientifiques ont été confrontés à un casse-tête complexe en physique: des quantités massives d’énergie peuvent-elles être produites trous noirs Avez-vous déjà été exploité par des mains humaines?
Si les sociétés futures sont en quelque sorte capables d’accomplir ce merveilleux travail, alors l’alimentation Civilisations lointaines de la galaxie Les scientifiques semblent avoir une nouvelle explication sur la façon dont une extraction aussi étrange pourrait un jour se produire.
Les trous noirs sont généralement entourés d’une « soupe » chaude de particules de plasma qui transportent un champ magnétique, Il explique L’astrophysicien Luca Comiso de l’Université de Columbia.
« Notre théorie montre que lorsque les lignes de champ magnétique se séparent et se reconnectent, exactement de la bonne manière, elles peuvent accélérer les particules de plasma en énergies négatives et de grandes quantités d’énergie du trou noir peuvent être extraites. »
Le nouvel ouvrage de Comiso – co-écrit par le physicien Felipe A. Asenjo à l’Université Adolfo Ibanez au Chili – Une nouvelle perspective pour examiner le fonctionnement de l’extraction d’énergie à partir d’un trou noir en rotation.
Compte tenu de leur masse maximale, il est naturel de supposer que les trous noirs contiennent également une grande quantité d’énergie. Malheureusement, tout est enfermé dans un cratère glissant de l’espace-temps.
Dans les conditions dans lesquelles cette masse est en orbite, il peut être possible de plonger un orteil dans cette énorme réserve d’énergie pendant que les pentes de l’espace-temps sont entraînées.
Une méthode ingénieuse a été proposée par le physicien et mathématicien d’Oxford Roger Penrose. Dans ce qui est devenu connu comme Processus de PenroseEn théorie, l’énergie pourrait être extraite de la région en dehors de l’horizon des événements du trou noir, appelée L’ergosphère, Comme l’espace-temps tourne en raison des effets de la rotation du trou noir.
Les calculs de Penrose suggéraient que si une particule se divisait en deux parties dans l’atmosphère, une pièce tombant dans l’horizon des événements et l’autre échappant à l’attraction gravitationnelle du trou noir, alors l’énergie produite par l’objet qui s’échappait serait théoriquement extractible, si pratiquement impossible.
Cette fameuse idée a été vérifiée expérimentalement par des scientifiques dans un article publié il y a seulement quelques mois, mais ce n’est pas la seule méthode proposée pour exploiter l’énergie d’un trou noir en rotation.
Rayonnement Hawking, Basé sur les émissions mécaniques quantiques, est une autre méthode, comme on l’appelle Opération Blandford – Zangek, Comme l’énergie peut être extraite électromagnétiquement à travers le champ magnétique autour du trou noir.
Dans l’analyse de Comisso et Asenjo, le magnétisme joue également un rôle central – en particulier, car les lignes de champ magnétique sont réfractées et rejointes dans l’ergosphère – mais il recadre également une réflexion sur le processus de Penrose.
Lorsque des processus de reconnexion magnétique se produisent en dehors de l’horizon des événements – les particules de plasma qui se divisent sont accélérées à des vitesses proches de la vitesse de la lumière dans deux directions différentes – un flux de plasma peut tomber dans l’horizon des événements, tandis que l’autre s’échappe.
Du point de vue d’un trou noir, la particule qui tombe serait saturée d’une quantité d’énergie négative. De l’extérieur du trou noir, la particule sortante aura une énergie positive qui peut être déclenchée.
Grâce à cette méthode, s’échapper des flux de plasma avec un excès d’énergie pourrait théoriquement agir comme une source presque illimitée d’énergie gratuite, tant que le trou noir continue à engloutir le plasma d’énergie négative, c’est-à-dire.
« Nous avons calculé que le processus d’activation du plasma pourrait atteindre une efficacité de 150 pour cent, ce qui est beaucoup plus élevé que n’importe quelle centrale électrique fonctionnant sur Terre, » Asingo explique.
« Atteindre une efficacité supérieure à 100 pour cent est possible parce que les trous noirs fuient de l’énergie, qui est donnée gratuitement au plasma s’échappant du trou noir. »
S’il est peu probable que nous puissions exploiter cette production d’électricité d’une manière pratique d’une manière ou d’une autre, cela ne signifie pas qu’elle est totalement inutile.
Du point de vue d’un astronome, ce phénomène pourrait être à l’origine de l’éruption du trou noir – qui représente une libération massive d’énergie de rayonnement inexploitée dans l’espace.
« Contrairement au processus de Blandford-Znajek, dans lequel l’extraction de l’énergie de rotation est obtenue par un mécanisme purement électromagnétique, le mécanisme d’extraction d’énergie décrit ici nécessite l’inertie de particules non nulles, » Les auteurs écrivent.
« Ce mécanisme diffère également du processus original de Penrose, car la dissipation d’énergie magnétique est nécessaire pour produire des particules d’énergie négative. De toute évidence, tous les mécanismes extraient l’énergie de spin du trou noir en alimentant le trou noir avec une énergie négative et un moment angulaire. »
Les résultats sont rapportés dans Examen physique d.
