2月1日消息,黑洞往往令人談之色變,但其海量的能量更讓科學家們垂涎,如果能提取哪怕一部分對人類而言也是巨大的福音,只是太難了,弄不好就會成為“黑洞炸彈”。
從黑洞汲取能量可以通過所謂的“彭羅斯過程”(Penrose process),物理學家羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)早在1971年就已提出,核心是利用“參考系拖曳”(frame dragging)效應從黑洞汲取自轉能。
參考系拖曳是指自轉的天體會扭曲周圍的空間,而墜向它的物體會被拖曳著,沿天體自轉的方向加快速度。
科學家在地球附近就曾觀測到過輕微的參考系拖曳效應,而在強大的自轉的黑洞附近,這種效應無疑會非常明顯,甚至能會強大到讓黑洞“能層”(ergosphere)內運行的天體,環繞黑洞運行的速度甚至超過自由空間中的光速。
進入“彭羅斯過程”的天體運行軌跡
讓一個物體進入快速自轉黑洞的能層,并向黑洞釋放部分質量或輻射,黑洞就會將這個物體以高于其進入能層的速度甩開,并使之獲得額外的能量,黑洞自轉速度則會變慢。
這就是“彭羅斯過程”,理論上可以最多將黑洞質量的20%轉化成能量。
要知道,氫聚變也只能將大約1%的質量轉換為能量。
科學家顯然是不會滿足的,既然可以做到20%,為什么不能更多?
一個自轉的帶電黑洞
在最新的研究中,科學家試圖通過粒子衰變汲取黑洞的能量,因為粒子衰變會產生“Banados-Silk-West效應”。
使用某種電磁或物理鏡面約束,讓粒子在黑洞事件視界附近反復跳躍,就可以持續吸收能量,衰變之后我們就能間接收獲黑洞的能量了。
當然,這種方法極其危險,一旦失控,粒子能就會逐級放大,最終讓黑洞變成一顆威力無比的“黑洞炸彈”。
科學家推測,即便是原子核大小的黑洞,一旦變成“炸彈”,就可以輕松炸死10億人。
但也不是沒辦法控制,比如將帶電的黑洞放在“反德西特空間”(Anti-de Sitter space)之中,空間本身就能起到約束作用,讓黑洞自行釋放能量。
“德西特空間”(de Sitter space)是指帶有正宇宙學常數的空曠宇宙,反德西特空間就是帶有負宇宙常數的空曠宇宙。
“反德西特空間”示意圖
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