gov-civil-vilareal.ptUkázalo sa, že * môžete * získať niečo z čiernej diery ... ale nie je to jednoduché
>Jednou z charakteristických vlastností čiernej diery je, že z nej nemôže nič vyjsť. Preto sú tak pomenovaní; sú ako nekonečne hlboká jama a nemôže uniknúť ani svetlo. A diera to je čierna .
Ale ako mnoho myšlienok vo vede, keď sa pozriete bližšie, toto absolútne tvrdenie sa stane trochu relatívnym . Ty môcť dostať niečo z čiernej diery: Energia. A ukazuje sa, že môžete veľa získať. Ako veľa veľa.
Vyšiel nový dokument, ktorý ukazuje, ako je možné magnetické polia použiť na extrakciu obrovského množstva energie z čiernej diery , a môžu poháňať niektoré astrofyzikálne javy, ktoré vidíme okolo nich. Nie je to úplne jednoduché a nie je to tak, že by ste touto technikou mohli nabiť telefón alebo vykurovať dom (skôr by ste ich odparili na ich subatomárne častice, ktoré by sa potom urýchlili smerom von veľmi blízko rýchlosť svetla*), ale je to stále veľmi cool.
Čiernu dieru v niektorých ohľadoch je možné opísať jednoducho : Vezmite predmet s hmotnosťou a stláčajte ho tak, aby sa jeho úniková rýchlosť stala rýchlosťou svetla. Keď sa to stane, všetko, čo sa dostane príliš blízko, sa vtiahne dovnútra. Nič nemôže uniknúť.
Môžete ich skutočne opísať pomocou obyčajnej starej pravidelnej (newtonovskej) fyziky, ale na získanie úplného príbehu musíte použiť Einsteinovu teóriu všeobecnej relativity. Matematika sa rýchlo chlpatí a dokonca aj pojmy sa začnú uťahovať. Ale keď použijete GR, zistíte, že čierna diera, akýkoľvek čiernu dieru, je možné úplne charakterizovať iba pomocou troch vecí: jej hmotnosti, rotácie a elektrického náboja.
Klasická čierna diera má iba hmotnosť, sedí tam a deformuje priestor i čas, a veľa dôležitých vecí, ktoré robí, závisí od jeho hmotnosti. Ale môže sa točiť aj mnohými spôsobmi rovnako ako planéta, vrchol alebo hviezda. V skutočnosti veľa (ak nie väčšina) otáčajte sa veľmi blízko rýchlosti svetla .
Komentovaná verzia simulácie čiernej diery vysvetľuje rôzne časti tohto bizarného objektu. Kredit: Goddardovo vesmírne letové stredisko NASA/Jeremy Schnittman
prečo je bosorka hodnotená r
Je tu ešte jedna veľmi zvláštna vec, ktorú môžu čierne diery urobiť: Keď sa otáčajú, ťahajú okolo seba látku časopriestoru ako smoothie okolo víriaceho noža mixéra. Hovorí sa tomu presúvanie rámcov (alebo odbornejšie Účinok šošoviek ) a má niektoré zvláštne vedľajšie účinky. Ak ste napríklad vo vnútri oblasť okolo čiernej diery tzv ergosféra , doslova nemôžete sedieť; vo vnútri sa samotný priestor objemu ťahá v smere otáčania, takže čiernu dieru obchádzate, či chcete alebo nie. Je to ako byť pripevnený k kruhovému bežeckému pásu. Ideš okolo a okolo.
Ale to je kľúč k získaniu energie. Na roztočenie predmetu je potrebná energia, ktorá sa môže uvoľniť jeho spomalením, a rotujúca čierna diera má veľa energie. Ale ako to robíte na Zemi - ako vo vesmíre?
prečo je pitch perfect ohodnotený str. 13
Umelcova koncepcia čiernej diery s materiálom, ktorý okolo nej víri v akrečnom disku, a tiež z nej prúdiaceho prúdu hmoty. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Existuje veľa spôsobov, teoreticky, ale ten, o ktorom teoretici doteraz veľa nehovorili, sa nazýva magnetické opätovné pripojenie .
Veľmi horúci plyn môže byť taký energický, že elektróny sú zbavené svojich atómov, a tomu hovoríme a plazma . Keď sa nabité častice v plazme pohybujú, vytvárajú magnetické pole, ktoré môže byť veľmi intenzívne. Čiary magnetického poľa (ako vidíte na diagramoch tyčových magnetov) môžu byť veľmi silné, a to im dodáva napätie - predstavte si to ako ohýbanie drôtu klavíra; musíte vyvinúť veľkú silu, aby ste ho udržali ohnutý. Ak pustíš, SNAP!
Plazma obiehajúca čiernu dieru môže mať smiešne silné magnetické polia. Keď sa plazma pohybuje, môžu sa tiež omotať čiary magnetického poľa, zamotať sa a prasknúť. Keď to urobia, uvoľnia energiu. Jedným zo spôsobov, ako to dosiahnuť, je zrýchlenie subatomárnych častíc okolo nich, niekedy na rýchlosti blízke rýchlosti svetla. Slnečné erupcie na povrchu Slnka sú vytvárané týmto spôsobom , takže je to skutočný efekt.
Tu sa veci stávajú čudnými (áno, určite, viem, že myslíš; toto je kde).
Častice sú vytvárané z energie a odstreľované vo dvojiciach. Ak sú veci správne zarovnané, jedna z týchto častíc kričí preč v smere otáčania čiernej diery a druhá naopak. Ak sa to stane vo vnútri ergosféry, tá, ktorá sa pohybuje rovnakým smerom ako rotácia, sa dostane von a unikne do vesmíru. Druhý, idúci proti rotácii, padne dovnútra. Pretože sa však pohyboval v opačnom smere rotácie, to v skutočnosti spomaľuje čiernu dieru .
Spomalenie čiernej diery znamená, že uvoľňuje energiu, ktorý odnáša častica, ktorá uniká . Z vášho pohľadu stojaceho (dobre) mimo čiernej diery len vidíte, ako častice vychádzajú von rýchlosťou svetla a čierna diera sa trochu spomaľuje.
Inými slovami, energia bola extrahovaná z čiernej diery.
Umelecké dielo čiernej diery, ktorá trhá hviezdu od seba, vytvára okolo seba víriaci akrečný disk materiálu a roznáša obrovské lúče hmoty navinuté jeho magnetickým poľom. Kredit: Aurore Simonnet a Goddardovo vesmírne letové stredisko NASA
V príspevku vedci vypočítajú, že energetická účinnosť je 150% - to znamená, že doslova dostanete viac energie, ako vložíte. To znie nemožné, ale pamätajte, že využívate už existujúci zdroj energie, rotáciu čiernej diery. Energia teda nie je vytváraná z ničoho.
prejavujúce auto
Tento proces môže generovať obrovské množstvo energie. Teraz si uvedomte, že v tejto forme - v oblasti žiarenia subatomárnych častíc dostatočne silného na to, aby vás uvarilo dostatočne dlho - nie je táto energia pre nás ľudí veľmi užitočná. Možno o tisíce rokov budeme v technologickej fáze, v ktorej sa dostaneme k čiernej diere a použijeme túto energiu, ale zatiaľ je to trochu mimo nás.
Nie však príroda. Keď sa pozrieme na čierne diery, najmä na tie v centrách aktívnych galaxií, vidíme ich dosť vzplanúť energiou. Nie je úplne jasné, prečo; Jedna myšlienka je, že materiál z disku hmoty okolo nich náhle spadne a vyrazí silné výbuchy energie. Je však možné, že magnetické opätovné pripojenie v tejto plazme urýchľuje častice v obrovských množstvách len na chlp, ktorý sa plaší pred rýchlosťou svetla. Ak je to tak, potom príroda robí to, čo my sami nemôžeme: dostať niečo z čiernej diery. A je to veľa, pretože svetlice viditeľné v aktívnych galaxiách môžu byť veľmi jednoduché milióny žiarivejšie ako Slnko.
Teraz možno nebudete chcieť stáť príliš blízko takého zdroja. Ale ak existuje spôsob, ako ho využiť (a uložiť!), Niekoľkosekundová hodnota tejto energie by napájala celú ľudskú civilizáciu na dlhé a dlhé obdobie.
Jedného dňa. Najprv je potrebné vyriešiť niekoľko technických problémov. Viem si však predstaviť, že v budúcnosti príde každý dom rotujúca kvantová čierna diera to nielenže poskytne všetky vaše energetické potreby, ale ak sa použije starou gravitačnou cestou, tiež by to slušne zneškodnilo.
* Čo, ako už bolo uvedené, je zlé; aj keď sa nepreukázalo, že otázka celkového protónového zvratu stúpa na úroveň štatistickej významnosti ( Spengler a kol., 1985 ).
