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結局のところ、ブラックホールから何かを*得る*ことができます...しかし、それは簡単ではありません

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ブラックホールの特徴の1つは、ブラックホールから何も出てこないことです。そのため、そのような名前が付けられています。それらは無限に深い穴のようなものであり、光さえも逃げることができません。 NS それは



しかし、科学の多くのアイデアのように、 よく見ると、その絶対的なステートメントは少し相対的なものになります 。君 できる ブラックホールから何かを得る:エネルギー。そして、結局のところ、あなたはたくさん得ることができます。のような 多く たくさん。

ブラックホールから大量のエネルギーを抽出するために磁場をどのように使用できるかを示す新しい論文が出ました 、そして私たちがそれらの周りに見るいくつかの天体物理学的現象に力を与えるかもしれません。それは必ずしも簡単なことではなく、この手法で携帯電話を充電したり、家を暖めたりすることはできません(それらを構成する亜原子粒子まで気化させてから、非常に近くで外側に加速するようなものです)。光の速度*)、しかしそれでも非常にクールです。







いくつかの点でブラックホールは簡単に説明することができます :質量のある物体を取り、その脱出速度が光速になるように圧縮します。それが起こると、近づきすぎるものはすべて引き込まれます。何も逃げることはできません。

実際には、昔ながらの通常の(ニュートン)物理学を使用してそれらを説明できますが、完全なストーリーを得るには、アインシュタインの一般相対性理論を使用する必要があります。数学はすぐに毛むくじゃらになり、概念でさえ厄介になります。しかし、GRを適用すると、ブラックホールが見つかります。 どれか ブラックホールは、その質量、スピン、電荷の3つだけを使用して完全に特徴付けることができます。

古典的なブラックホールには質量があり、そこに座っていると空間と時間が歪んでしまいます。重要なことの多くはその質量に依存します。しかし、それはまた、惑星や頂上や星のように、多くの方法で回転することができます。実際、多くの(ほとんどではないにしても) 光速に非常に近い速度で回転する

常識的なメディアができれば私を捕まえろ
ブラックホールシミュレーションの注釈付きバージョンは、この奇妙なオブジェクトのさまざまな部分を説明しています。クレジット:NASAのゴダードスペースフライトセンター/ジェレミーシュニットマンズームイン

ブラックホールシミュレーションの注釈付きバージョンは、この奇妙なオブジェクトのさまざまな部分を説明しています。クレジット: NASAのゴダードスペースフライトセンター/ジェレミーシュニットマン





ブラックホールができるもう1つの非常に奇妙なことがあります。ブラックホールが回転すると、回転するブレンダーブレードの周りのスムージーのように、時空のファブリックをドラッグします。これは、フレームドラッグと呼ばれます(より技術的には、 レンス・ティリング効果 )そしてそれはいくつかの奇妙な副作用があります。たとえば、あなたが中にいる場合 ブラックホールの周りの領域と呼ばれる エルゴ球 、文字通りじっと座っていることはできません。そのボリュームスペース内自体がスピンの方向に引っ張られているので、あなたが望むかどうかにかかわらず、あなたはブラックホールを一周します。円形のトレッドミルに取り付けられているようなものです。あなたの周りと周りに行きます。

しかし、それがエネルギーを引き出すための鍵です。物体を回転させるにはエネルギーが必要であり、物体を減速することで放出できるエネルギーが必要であり、回転するブラックホールには 多く エネルギーの。しかし、地球上でどのように-まあ、宇宙でどのように-あなたはそれをしますか?

降着円盤とジェットのあるブラックホールズームイン

降着円盤内で物質が渦巻くブラックホールと、そこから噴出する物質の噴流に関するアーティストの概念。クレジット: NASA / JPL-Caltech

理論的には多くの方法がありますが、これまで理論家によってあまり計画されていなかったのは、いわゆる 磁気リコネクション

非常に高温のガスは非常にエネルギーが高いため、電子は原子から剥ぎ取られます。 プラズマ 。プラズマ中の荷電粒子が動き回ると、非常に強い磁場が発生します。磁力線(棒磁石の図に見られるように)は非常に強くなる可能性があり、それが張力を与えます。ピアノ線を曲げるようなものと考えてください。あなたはそれを曲げたままにするために多くの力を加える必要があります。手放すと、 スナップ!

ブラックホールを周回するプラズマは、途方もなく強い磁場を持つ可能性があります。プラズマが揺れ動くと、磁力線も巻き付いたり、絡まったり、スナップしたりする可能性があります。彼らがそうするとき、彼らはエネルギーを放出します。これを行う1つの方法は、周囲の亜原子粒子を、時には光の速度に近い速度まで加速することです。 太陽の表面の太陽フレアはこのように作成されます 、それは本当の効果です。

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これは物事が奇妙になるところです(ええ、確かに、私はあなたが考えていることを知っています。 これ どこです)。

粒子はエネルギーから作成され、ペアで吹き飛ばされます。物事が正しく整列している場合、それらの粒子の1つはブラックホールが回転している方向に向かって叫び、もう1つは反対の方向に叫びます。これがエルゴ球の内部で起こった場合、スピンと同じ方向に動いているものが出て、宇宙に逃げます。もう一方は、スピンに逆らって落ちます。しかし、スピンの反対方向に動いていたので、 これは事実上、ブラックホールを遅くします

ブラックホールが遅くなるということは、それがエネルギーを放出することを意味します、 逃げる粒子に奪われる 。あなたの視点から見ると、ブラックホールの外側に(よく)立っていると、粒子が光速近くで運び出され、ブラックホールが少し遅くなっているのがわかります。

言い換えれば、エネルギーはブラックホールから抽出されています。

ブラックホールが星を引き裂き、その周りに物質の渦巻く降着円盤を作成し、その磁場によって巻き上げられた物質の巨大なビームを吹き飛ばすときのブラックホールのアートワーク。クレジット:AuroreSimonnetとNASAのゴダードスペースフライトセンターズームイン

ブラックホールが星を引き裂き、その周りに物質の渦巻く降着円盤を作成し、その磁場によって巻き上げられた物質の巨大なビームを吹き飛ばすときのブラックホールのアートワーク。クレジット: オーロレシモネットとNASAのゴダードスペースフライトセンター

この論文では、科学者はエネルギー効率が150%であると計算しています。つまり、文字通り、投入するよりも多くのエネルギーを引き出すことを意味します。それは不可能に聞こえますが、既存のエネルギー源であるブラックホールのスピンを利用していることを忘れないでください。ですから、エネルギーは何もないところから生み出されるのではありません。

このプロセスは、膨大な量のエネルギーを生成する可能性があります。さて、その形で、あなたを完全に調理するのに十分強い素粒子放射線の場であることに注意してください。エネルギーは私たち人間にとってそれほど有用ではありません。おそらく数千年後には、ブラックホールに到達してそのエネルギーを使用できる技術段階になりますが、今のところ、それは私たちを少し超えています。

しかし、自然ではありません。ブラックホール、特に活動銀河の中心にあるブラックホールを見ると、かなりのエネルギーでフレアしているのがわかります。理由は完全には明らかではありません。一つの考えは、それらの周りの物質の円盤からの物質が突然落ちて、強力なエネルギーのバーストを吹き飛ばすということです。しかし、そのプラズマの磁気リコネクションが粒子を途方もない量で加速させて、光速に恥ずかしがり屋になっている可能性があります。もしそうなら、自然は私たち自身ができないことをしている:ブラックホールから何かを取り出す。活動銀河で見られるフレアは簡単に起こり得るので、それはたくさんのことです 数百万 太陽より何倍も明るい。

さて、あなたはそのような情報源に近づきすぎたくないかもしれません。しかし、それを利用する(そして保存する)方法があれば、そのエネルギーの数秒に相当するものが、長い間、すべての人類の文明に力を与えるでしょう。

いつか。最初に解決する必要のある技術的な問題がいくつかあります。しかし、将来的には、すべての家が 回転する量子ブラックホール それはあなたのすべてのエネルギー需要を提供するだけでなく、古い学校の重力の方法で使用された場合、まともなゴミ処理にもなります。


* すでに述べたように、これは悪いことです。総プロトン反転の問題が統計的有意性のレベルまで上昇することは示されていませんが( Spengler et al。、1985 )。