gov-civil-vilareal.ptDet viser sig, at du * kan * få noget ud af et sort hul ... men det er ikke let
>En af de kendetegnende egenskaber ved et sort hul er, at der ikke kan komme noget ud af dem. Derfor hedder de sådan; de er som en uendelig dyb pit, og ikke engang lys kan slippe ud. EN hul det er sort .
Men som så mange ideer inden for videnskab, Når du ser nærmere på, bliver den absolutte sætning lidt relativ . Du kan få noget ud af et sort hul: Energi. Og det viser sig, at du kan få meget. Som en masse en masse.
Der er kommet et nyt papir, der viser, hvordan magnetiske felter kan bruges til at udtrække enorme mængder energi fra et sort hul , og kan drive nogle astrofysiske fænomener, vi ser omkring dem. Det er ikke ligefrem let, og det er ikke sådan, at du vil være i stand til at oplade din telefon eller opvarme dit hus med denne teknik (mere som om du ville fordampe dem til deres konstituerende subatomære partikler, som derefter ville blive accelereret udad meget tæt på lysets hastighed*), men det er stadig ekstremt sejt.
Et sort hul på nogle måder kan enkelt beskrives : Tag et objekt med masse, og komprimér det så meget, at dets flugthastighed bliver lysets hastighed. Når det sker, bliver alt, der kommer for tæt, trukket ind. Intet kan undslippe.
Du kan faktisk beskrive dem ved hjælp af almindelig gammel regelmæssig (Newtonsk) fysik, men for at få hele historien skal du bruge Einsteins teori om generel relativitet. Matematikken bliver behåret hurtigt, og selv begreberne bliver skæve. Men når du anvender GR, finder du ud af, at et sort hul, nogen sorte hul, kan fuldstændigt karakteriseres ved hjælp af kun tre ting: Dens masse, dets spin og dets elektriske ladning.
Et klassisk sort hul har bare masse, der sidder og vrider rum og tid, og mange af de vigtige ting, det gør, afhænger af dets masse. Men det kan også snurre på mange måder ligesom en planet eller en top eller en stjerne. Faktisk er mange (hvis ikke de fleste) spin ved meget nær lysets hastighed .
En annoteret version af et sort hulsimulering forklarer de forskellige dele af dette bizarre objekt. Kredit: NASAs Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman
4444 engelnummer
Der er en anden meget mærkelig ting, sorte huller kan gøre: Når de snurrer, trækker de rummet i rumtiden rundt om dem som en smoothie omkring et hvirvlende blenderblad. Dette kaldes frame dragging (eller mere teknisk set Linsetørrende effekt ) og det har nogle mærkelige bivirkninger. For eksempel hvis du er inde kaldes en region omkring det sorte hul ergosfæren , du kan bogstaveligt talt ikke sidde stille; inde i selve volumenrummet trækkes i selve spin -retningen, så du går rundt om det sorte hul, uanset om du vil eller ej. Det er som at blive knyttet til et cirkulært løbebånd. Omkring og omkring går du.
Men det er nøglen til at få energi ud. Det tager energi at spinde et objekt op, energi der kan frigives ved at bremse det, og et roterende sort hul har en masse af energi. Men hvordan i alverden - ja, hvordan i universet - gør du det?
Kunstnerens opfattelse af et sort hul med materiale, der hvirvler rundt om det i en tilførselsdisk, og også en stråle stof, der sprænger væk fra det. Kredit: NASA/JPL-Caltech
Der er mange måder, teoretisk set, men en der ikke er blevet styrket meget af teoretikere før nu, er hvad man kalder magnetisk genforbindelse .
Meget varm gas kan være så energisk, at elektronerne fjernes fra deres atomer, og vi kalder det en plasma . Når de ladede partikler i plasma bevæger sig rundt, skaber de et magnetfelt, der kan blive meget intens. Magnetfeltlinjerne (som du ser i stangmagnetdiagrammer) kan være meget stærke, og det giver dem spændinger - tænk på det som at bøje en klavertråd; du er nødt til at anvende en masse kraft for at holde det bøjet. Hvis du giver slip, SNAP!
Plasma, der kredser om et sort hul, kan have latterligt stærke magnetfelter. Når plasmaet suser rundt, kan magnetfeltlinjerne også vikles rundt, sammenfiltres og snappe. Når de gør det, frigiver de energi. En måde de gør dette på er ved at accelerere de subatomære partikler omkring dem, nogle gange til hastigheder nær lysets. Solblusser på Solens overflade skabes på denne måde , så det er en reel effekt.
Det er her tingene bliver mærkelige (ja, helt sikkert, jeg ved, at du tænker; dette er hvor).
Partikler er skabt af energi og sprængt væk i par. Hvis tingene er justeret helt rigtigt, skriger en af disse partikler væk i den retning, det sorte hul snurrer, og den anden på den modsatte måde. Hvis dette sker inde i ergosfæren, vil den, der bevæger sig i samme retning som centrifugeringen, komme ud og slippe ud i rummet. Den anden, der går imod spin, vil falde i. Men fordi den bevægede sig i den modsatte retning af spinet, dette bremser faktisk det sorte hul .
hvad betyder 111 engletal
Det sorte hul bremser betyder, at det frigiver energi, som tages væk af den partikel, der undslipper . Fra dit synspunkt, når du står (godt) uden for det sorte hul, kan du bare se partikler komme ud med nær lysets hastighed og det sorte hul bremse en smule.
Med andre ord er der blevet ekstraheret energi fra det sorte hul.
Kunstværker af et sort hul, da det river en stjerne fra hinanden, skaber en hvirvlende tilførselsskive af materiale omkring det og sprænger enorme materiestråler, der er viklet op af dets magnetfelt. Kredit: Aurore Simonnet og NASAs Goddard Space Flight Center
I papiret beregner forskerne, at energieffektiviteten er 150% - det betyder, at du bogstaveligt talt får mere energi ud, end du putter i. Det lyder umuligt, men husk, at du tapper ind på en energikilde, der allerede eksisterer, det sorte huls spin. Så energi skabes ikke af ingenting.
Denne proces kan generere enorme mængder energi. Husk nu, i den form - et område med subatomær partikelstråling, der er stærkt nok til at tilberede dig ganske grundigt - energien er ikke særlig nyttig for os mennesker. Måske om tusinder af år vil vi være på et teknologisk stadie, hvor vi kan komme til et sort hul og bruge den energi, men for nu er det en lille smule ud over os.
Men ikke naturen. Når vi ser på sorte huller, især dem i midten af aktive galakser, ser vi dem flamme af energi ganske lidt. Det er ikke helt klart hvorfor; en idé er, at materiale fra materiens disk omkring dem falder pludseligt ind og sprænger kraftige energibeslag ud. Men det er muligt, at magnetisk genforbindelse i det plasma accelererer partikler i enorme mængder til bare et hår, der er genert for lysets hastighed. Hvis ja, så gør naturen det, vi ikke selv kan: Få noget ud af et sort hul. Og det er meget af noget, da blusserne, der ses i aktive galakser, let kan være millioner gange mere lysende end Solen.
Nu vil du måske ikke stå for tæt på en kilde som den. Men hvis der er en måde at benytte (og gemme!) Det på, ville energien i et par sekunder drive hele den menneskelige civilisation i lang, lang tid.
er farvel-manden skræmmende
En skønne dag. Der er et par tekniske problemer, der skal løses først. Men jeg kan forestille mig, at hvert hus kommer med i fremtiden et roterende kvante sort hul det giver ikke kun alle dine energibehov, men hvis det bruges på old school -tyngdekraften, ville det også være en anstændig affaldsbortskaffelse.
* Hvilket, som det er blevet bemærket, er dårligt; selvom spørgsmålet om total protonisk vending ikke har vist sig at stige til niveauet for statistisk signifikans ( Spengler et al., 1985 ).
