gov-civil-vilareal.ptEs stellte sich heraus, dass man aus einem Schwarzen Loch * etwas * herausholen kann ... aber es ist nicht einfach
>Eines der bestimmenden Merkmale eines Schwarzen Lochs ist, dass nichts aus ihm herauskommen kann. Deshalb werden sie so genannt; sie sind wie eine unendlich tiefe Grube, und nicht einmal Licht kann entweichen. EIN Loch das ist Schwarz .
Aber wie so viele Ideen in der Wissenschaft, bei genauerer Betrachtung wird diese absolute Aussage etwas relativ . Sie kann etwas aus einem Schwarzen Loch herausholen: Energie. Und es stellt sich heraus, dass Sie viel bekommen können. Wie ein Grundstück eine Menge.
Ein neues Papier ist erschienen, das zeigt, wie magnetische Felder verwendet werden können, um riesige Mengen an Energie aus einem Schwarzen Loch zu extrahieren , und kann einige astrophysikalische Phänomene antreiben, die wir um sie herum sehen. Es ist nicht gerade einfach, und es ist nicht so, dass Sie mit dieser Technik Ihr Telefon aufladen oder Ihr Haus heizen können (eher so, als würden Sie sie bis zu ihren konstituierenden subatomaren Partikeln verdampfen, die dann in unmittelbarer Nähe der Lichtgeschwindigkeit*), aber es ist immer noch extrem cool.
Ein Schwarzes Loch lässt sich in gewisser Weise einfach beschreiben : Nehmen Sie ein Objekt mit Masse und komprimieren Sie es so stark, dass seine Fluchtgeschwindigkeit Lichtgeschwindigkeit wird. Wenn das passiert, wird alles eingezogen, was zu nahe kommt. Nichts kann entkommen.
Sie können sie tatsächlich mit der einfachen alten regulären (Newtonschen) Physik beschreiben, aber um die ganze Geschichte zu erhalten, müssen Sie Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie verwenden. Die Mathematik wird schnell haarig, und sogar die Konzepte werden durcheinander. Aber wenn Sie GR anwenden, stellen Sie fest, dass ein Schwarzes Loch, irgendein Schwarzes Loch, kann mit nur drei Dingen vollständig charakterisiert werden: seiner Masse, seinem Spin und seiner elektrischen Ladung.
Ein klassisches Schwarzes Loch hat einfach Masse, es sitzt da und verzerrt Raum und Zeit, und vieles, was es tut, hängt von seiner Masse ab. Aber es kann sich auch in vielerlei Hinsicht drehen, genau wie ein Planet, ein Kreisel oder ein Stern. Tatsächlich viele (wenn nicht die meisten) Spin mit sehr nahe der Lichtgeschwindigkeit .
Eine kommentierte Version einer Schwarzen-Loch-Simulation erklärt die verschiedenen Teile dieses bizarren Objekts. Kredit: Goddard Space Flight Center der NASA/Jeremy Schnittman
das Einsiedlertarot umgekehrt
Es gibt noch eine andere sehr seltsame Sache, die Schwarze Löcher tun können: Während sie sich drehen, ziehen sie das Gewebe der Raumzeit um sich herum wie einen Smoothie um einen wirbelnden Mixermesser. Dies wird als Frame Dragging bezeichnet (oder technisch ausgedrückt, die Lense-Thirring-Effekt ) und es hat einige seltsame Nebenwirkungen. Zum Beispiel, wenn du drinnen bist eine Region um das Schwarze Loch namens die Ergosphäre , Sie können buchstäblich nicht still sitzen; innerhalb dieses Volumens wird der Raum selbst in Richtung des Spins gezogen, so dass Sie um das Schwarze Loch herumgehen, ob Sie wollen oder nicht. Es ist, als wäre man an einem kreisförmigen Laufband befestigt. Um und herum gehen Sie.
Aber das ist der Schlüssel zur Energiegewinnung. Es braucht Energie, um ein Objekt aufzudrehen, Energie, die durch Verlangsamung freigesetzt werden kann, und ein sich drehendes Schwarzes Loch hat a Grundstück von Energie. Aber wie auf der Erde – nun, wie im Universum – macht man das?
Künstlerische Vorstellung eines Schwarzen Lochs, um das Material in einer Akkretionsscheibe herumwirbelt, und auch ein Materiestrahl, der davon wegsprengt. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Theoretisch gibt es viele Möglichkeiten, aber eine, die von Theoretikern bisher nicht viel ausgelotet wurde, ist die sogenannte magnetische Wiederverbindung .
Sehr heißes Gas kann so energiereich sein, dass Elektronen von ihren Atomen abgezogen werden, und wir nennen es a Plasma . Wenn sich die geladenen Teilchen im Plasma bewegen, erzeugen sie ein Magnetfeld, das sehr intensiv werden kann. Die magnetischen Feldlinien (wie Sie in Stabmagnetdiagrammen sehen) können sehr stark sein, und das gibt ihnen Spannung – stellen Sie sich das vor, als würden Sie einen Klavierdraht biegen; Sie müssen viel Kraft aufwenden, um es gebogen zu halten. Wenn du loslässt, SCHNAPP!
Plasma, das ein Schwarzes Loch umkreist, kann lächerlich starke Magnetfelder haben. Wenn das Plasma herumrempelt, können sich auch die magnetischen Feldlinien umwickeln, verheddern und brechen. Dabei setzen sie Energie frei. Eine Möglichkeit, dies zu erreichen, besteht darin, die subatomaren Teilchen um sie herum zu beschleunigen, manchmal auf Lichtgeschwindigkeiten. Auf diese Weise entstehen Sonneneruptionen auf der Sonnenoberfläche , also ein echter Effekt.
Hier werden die Dinge seltsam (ja, sicher, ich weiß, dass du denkst; Das ist wo).
Partikel werden aus Energie erzeugt und paarweise weggesprengt. Wenn die Dinge genau richtig ausgerichtet sind, schreit eines dieser Teilchen in die Richtung, in die sich das Schwarze Loch dreht, und das andere in die entgegengesetzte Richtung. Geschieht dies innerhalb der Ergosphäre, wird diejenige, die sich in die gleiche Richtung wie der Spin bewegt, austreten und in den Weltraum entkommen. Der andere, der gegen den Spin geht, wird hineinfallen. Aber da er sich in die entgegengesetzte Richtung des Spins bewegte, dies verlangsamt das Schwarze Loch tatsächlich .
Journal-Eingabeaufforderungen manifestieren
Die Verlangsamung des Schwarzen Lochs bedeutet, dass es Energie freisetzt, die von dem entweichenden Teilchen mitgenommen wird . Aus Ihrer Sicht sehen Sie, wenn Sie (gut) außerhalb des Schwarzen Lochs stehen, nur Partikel mit nahezu Lichtgeschwindigkeit herauskommen und das Schwarze Loch etwas langsamer wird.
Mit anderen Worten, dem Schwarzen Loch wurde Energie entzogen.
Kunstwerk eines Schwarzen Lochs, das einen Stern auseinanderreißt, eine wirbelnde Akkretionsscheibe aus Material um ihn herum erzeugt und riesige Materiestrahlen ausstößt, die von seinem Magnetfeld aufgewickelt werden. Kredit: Aurore Simonnet und das Goddard Space Flight Center der NASA
In dem Papier berechnen die Wissenschaftler, dass die Energieeffizienz 150% beträgt – das bedeutet, dass Sie buchstäblich mehr Energie herausholen als Sie hineinstecken. Das klingt unmöglich, aber denken Sie daran, dass Sie eine bereits vorhandene Energiequelle anzapfen, den Spin des Schwarzen Lochs. Energie entsteht also nicht aus dem Nichts.
Dieser Prozess kann große Mengen an Energie erzeugen. Nun, wohlgemerkt, in dieser Form – einem Feld aus subatomarer Teilchenstrahlung, das stark genug ist, um dich gründlich zu kochen – ist die Energie für uns Menschen nicht besonders nützlich. Vielleicht werden wir in Tausenden von Jahren in einem technologischen Stadium sein, in dem wir zu einem Schwarzen Loch gelangen und diese Energie nutzen können, aber im Moment ist das ein bisschen über uns hinaus.
Aber nicht die Natur. Wenn wir Schwarze Löcher betrachten, insbesondere solche in den Zentren aktiver Galaxien, sehen wir, dass sie ziemlich stark mit Energie aufflammen. Es ist nicht ganz klar, warum; Eine Idee ist, dass Material von der Materiescheibe um sie herum abrupt einfällt und mächtige Energiestöße aussendet. Aber es ist möglich, dass die magnetische Wiederverbindung in diesem Plasma Teilchen in enormen Mengen auf nur ein Haar unter Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Wenn ja, dann tut die Natur, was wir selbst nicht können: Etwas aus einem Schwarzen Loch herausholen. Und es ist viel, denn die in aktiven Galaxien beobachteten Flares können leicht sein Millionen mal leuchtender als die Sonne.
Nun, Sie möchten vielleicht nicht zu nahe an einer solchen Quelle stehen. Aber wenn es eine Möglichkeit gibt, sie anzuzapfen (und zu speichern!), würden ein paar Sekunden dieser Energie die gesamte menschliche Zivilisation für lange, lange Zeit antreiben.
0505 Engelszahl Liebe
Irgendwann mal. Zunächst sind einige technische Probleme zu lösen. Aber ich kann mir vorstellen, dass in Zukunft jedes Haus mitkommt ein sich drehendes Quantenschwarzes Loch das nicht nur Ihren gesamten Energiebedarf deckt, sondern, wenn es nach der Schwerkraft der alten Schule verwendet wird, auch eine anständige Müllentsorgung machen würde.
* Was, wie bereits erwähnt, schlecht ist; obwohl nicht gezeigt wurde, dass das Problem der totalen protonischen Umkehrung das Niveau der statistischen Signifikanz erreicht ( Spengler et al., 1985 ).
