Otoczenie czarnych dziur to doskonałe źródło energii. Być może jakaś cywilizacja już z niego korzysta
Najbliższa znana czarna dziura znajduje się ponad 1000 lat świetlnych od Ziemi, czyli delikatnie mówiąc jest nieco za daleko jak na nasze możliwości. Nie zmienia to jednak faktu, że naukowcy podejrzewają, że czarne dziury mogą stanowić doskonałe źródło energii dla zaawansowanej cywilizacji. Może chociaż uda nam się dostrzec oznaki aktywności takiej cywilizacji?
Mówiąc krótko naukowcy podejrzewają, że wystarczająco zaawansowana technologicznie cywilizacja powinna być w stanie pozyskiwać energię z bezpośredniego otoczenia wirującej czarnej dziury. Jak na razie naukowcy nie wiedzą, jak mógłby wyglądać proces pozyskiwania takiej energii. Nie zmienia to jednak faktu, że takie działanie powinno pozostawiać po sobie jakieś ślady tuż za horyzontem zdarzeń czarnej dziury. Co więcej, mógłby on także przy okazji tłumaczyć rozbłyski plazmy w okolicach czarnych dziur, które już udało się zarejestrować, a które na razie pozostają niewyjaśnione.
Wystarczy karmić czarne dziury ujemną energią
Już ponad 50 lat temu, sir Roger Penrose opisał proces, który teoretycznie powinien umożliwiać pozyskiwanie energii z rotującej czarnej dziury. Według niego w bezpośrednim otoczeniu czarnej dziury rotującej z prędkością zbliżoną do prędkości światła, cząsteczki rozpadają się na dwie części, z których jedna przechodzi przez ergosferę, aby następnie wpaść za horyzont zdarzeń do wnętrza czarnej dziury.
Czym jest ergosfera?
Mówiąc najprościej jest to obszar otaczający wirującą czarną dziurę. O ile na biegunach ergosfera znajduje się tam, gdzie horyzont zdarzeń, to na równiku sięga dalej na zewnątrz czarnej dziury. Oznacza to, że z tego obszaru cząstki teoretycznie mogą wciąż się wydostać na zewnątrz.
To skąd ta darmowa energia?
Obliczenia wskazują, że obiekt wpadający do ergosfery może charakteryzować się ujemną energią, co zasadniczo jest niemożliwe nigdzie indziej we wszechświecie. Jeżeli zatem cząstka o ujemnej energii wpada do czarnej dziury to w efekcie pozyskujemy energię z czarnej dziury. Wystarczyłoby jedynie przechwycić tę cząstkę, która nie wpadła za horyzont zdarzeń.
Astrofizyk Luca Comisso z Uniwersytetu Columbia w Nowym Jorku twierdzi jednak, że taki sam proces może dotyczyć nie tylko pojedynczych cząstek, ale także rozległych obłoków plazmy powstałych w dyskach akrecyjnych otaczających czarną dziurę. Jeżeli tak faktycznie jest, to z czarnej dziury można by było pozyskać ogromne ilości energii.
Skąd ta plazma? Badacze podejrzewają, że za wytwarzanie plazmy może być odpowiedzialne zjawisko rekoneksji magnetycznej, w którym linie pola magnetycznego rozrywają się, aby z powrotem połączyć się tuż za horyzontem zdarzeń. Takie procesy łączenia linii pola magnetycznego np. na powierzchni Słońca prowadzi do uwalniania ogromnych ilości energii w postaci rozbłysków plazmy. W przypadku Słońca jednak po rozbłysku plazma opada z powrotem na Słońce, ale już w ergosferze rotującej czarnej dziury, opadający na nią z powrotem wyrzut plazmy mógłby posiadać ujemną energię, a towarzyszący mu dżet wyrzucany na zewnątrz ergosfery pozyskiwałby dodatkową energię z samej czarnej dziury.
Pytanie jednak, czy linie pola magnetycznego w ogóle łączą się ze sobą w otoczeniu rotującej czarnej dziury. Teoria Blandforda-Znajka mówi, że do łączenia linii nigdy nie dochodzi. Zamiast tego linie wytwarzają tylko dodatkowy moment pędu plazmy, prowadząc do powstania swoistego momentu elektromagnetycznego.
Jak na razie nie wiadomo, która z tych dwóch teorii lepiej opisuje rzeczywistość. Do sprawdzenia tego potrzeba symulacji na superkomputerach.
Badacze zauważają jednak, że jeżeli faktycznie czarne dziury mogą stanowić źródło energii, to powinniśmy dokładniej zbadać co moglibyśmy dostrzec za pomocą obecnej technologii, gdyby jakaś zaawansowana cywilizacja mieszkająca w pobliżu czarnej dziury, w ten sposób pozyskiwała energię. Być może jest to jakiś sposób na poszukiwanie obcych cywilizacji? Wszystkiego trzeba spróbować.
