Lehet energiát elszívni egy fekete lyukból?

Idézet Cobrától, 2020. július 30-i bejegyzés, Szférák zenéje:

 "Az elmúlt néhány millió év alatt zajló galaktikus háborúk alatt a drakonidák sok egzotikus technológiát gyűjtöttek össze azokról a bolygókról, melyeket leigáztak, és szuperfegyverekké alakították őket:"

Eredeti teljes bejegyzés itt: 

https://ellenallas1111.blogspot.com/2020/07/szferak-zeneje.html

Az ezután az idézet után következő hivatkozást került lefordításra.

Link eredeti angolul itt: 

https://www.space.com/extract-energy-from-black-holes.html

Fordította: MCCS

Írta: Daniele Faccio és Marion Cromb

Matematikai fizikus a fekete lyuk bomba elkészítését javasolta.

A forgó fekete lyuk olyan szélsőséges természeti erő, ami magával vonzza a körülötte lévő teret és időt. Így magától értetődő az a kérdés, hogy a fekete lyukak használhatók-e valamiféle energiaforrásként. 1969-ben Roger Penrose, matematikai fizikus javallatot tett egy olyan módszerre, amely erre képes, és napjainkban „Penrose-folyamatként ismert."

A módszert kifinomult civilizációk (idegenek vagy jövőbeni emberek) fekete lyuk bombák előállítása révén energianyerésre használhatnák. Az ennek végrehajtásához szükséges fizika egy részét azonban napjainkig kísérletileg még nem igazolták. A módszer mögött rejlő fizikát alátámasztó tanulmányunk nemrég jelent meg a Nature Physics tudományos folyóiratban.

Eseményhorizontja körül (a fekete lyuk körüli határ, amelyen túl semmi, még a fény sem szökhet ki) a forgó fekete lyuk létrehoz egy ún. „ergoszféra" teret. Ha egy tárgy oly módon esik az ergoszférába, hogy felhasad — egyik része a fekete lyukba kerül, a másik pedig elszökik — akkor az a rész, amelyik elszökik, az hatékony energiát nyer a fekete lyuk rovására. Tehát azáltal, hogy tárgyakat vagy fényt küldünk a forgó fekete lyuk felé, visszanyerhetjük az energiát.

https://www.space.com/extract-energy-from-black-holes.html?jwsource=cl

Vajon megállja helyét ez az elmélet? 1971-ben Yakov Zeldovich, orosz fizikus ezt más forgó rendszerekre fordította át, amelyeket aztán vissza lehetett tesztelni a Földön. A fekete lyuk energiaelnyelő képességgel rendelkező anyagból álló forgó henger lett.

Zeldovich elképzelése szerint a fényhullámok energiát nyerhetnek ki a hengerből, és így felerősödnek. Az amplifikációs hatás működéséhez azonban ezeknek a hullámoknak rendelkezniük kell valamivel, amit úgy hívnak, hogy „impulzusmomentum", amely spirálokba rendezi őket.

Amikor a spirálba csavart fényhullámok elérnek egy ilyen hengert, akkor a frekvenciájuknak az ún. „Doppler-eltolódás" miatt meg kell változnia. Nagy valószínűséggel tapasztaltál már ilyet, amikor a mentőautó szirénáját hallottad. Amikor közeledik, akkor élesebb a hangszint, mint amikor távolodik — tehát a haladási iránnyal megváltozik a hangszint. Hasonlóan a forgási sebesség megváltoztatásával módosul a fényhullám észlelt frekvenciája is.

Ha a henger elég gyorsan forog, akkor a módosított hullámfrekvenciának olyan alacsonyra kell esnie, hogy negatív legyen (ami egyszerűen azt jelenti, hogy a hullám ellentétes irányban forog).

A pozitív frekvenciahullámokat a hengernek részben el kell nyelnie, energiavesztés mellett. Viszont a negatív frekvenciahullámok nyereséggé alakítják ezt a veszteséget, és ahelyett a henger felerősíti őket. Energiát nyernek a forgás révén, akárcsak a Penrose fekete lyukából elszökő tárgy.

Zeldovich elméletének tesztelése egyszerűnek tűnhet, de a forgó tárgynak a hullámokkal megegyező, vagy magasabb frekvenciával kell forognia. A látható fényhullámok felerősítéséhez - amelyek másodpercenként százmilliárdszoros frekvencián oszcillálnak - az elnyelő tárgyat a napjainkban mechanikusan lehetséges gyorsaságnál milliárdszor gyorsabban kellene forgatni.

Végre itt az áttörés

A fény másodpercenként kb. 300 millió métert tesz meg. Így az elmélet könnyebb tesztelése érdekében olyan hanghullámok mellett döntöttünk, amelyek nagyjából egymilliószor lassabban haladnak, ami azt jelenti, hogy nem szükséges, hogy az elnyelő tárgy olyan gyorsan forogjon.

A csavart hanghullám létrehozásához olyan hangszórógyűrűt használtuk, amelyek mindegyike ugyanazt a frekvenciát bocsátotta ki, de kissé eltérő időpontokban kezdődtek, így a hang egy spirálívet követ. A forgó elnyelő tárgynál egy darab hangelnyelő habot használtunk, amely a motorra volt rögzítve. A hab belsejébe helyezett mikrofonok lehetővé tették a hang felvételét, miután az kölcsönhatásba lépett a forgó elnyelő tárggyal.

Azt állapítottuk meg, hogy amikor a hab lassan (alacsony frekvencián) forgott, akkor a felvett hang halkabb volt, mert a hab elnyelte. Viszont amikor a habot elég gyorsan forgattuk ahhoz, hogy a Doppler-eltolódás eléggé elmozdítsa a hanghullámok frekvenciáját ahhoz, hogy negatívvá váljanak, akkor a hang erősebbé vált.

Ez csak azt jelentheti, hogy a hanghullám energiát vett fel a forgó elnyelő tárgyból, ami végül igazolta az 50 éves elméletet.

Fekete lyuk bomba

Mindez természetesen nem egyértelműen igazolja, hogy Penrose energiaelvonási elképzelése valóban működni fog egy fekete lyuk esetén. Kísérleteink annál inkább a mögöttes fizika ellentmondásosságát igazolják, mivel a hullámfrekvenciák pozitívról negatívra történő váltását mutatják, ami azt eredményezi, hogy a hullámok energiát nyernek, nem pedig veszítenek.

Habár mi közel sem vagyunk ahhoz, hogy energiát nyerjünk egy forgó fekete lyukból, ez még közel sem jelenti azt, hogy erre egy nagyon fejlett idegen civilizáció — vagy a saját civilizációnk a távoli jövőben — ne lenne képes. Egy ilyen civilizáció egy szerkezetet tudna a fekete lyuk köré építeni, amely vele együtt forogna. Majd aszteroidákat vagy akár elektromágneses hullámokat irányíthatnának bele, amelyek energiatöbblettel verődnének vissza.

Sőt mi több, úgynevezett fekete lyuk bombát építhetnének azáltal, hogy a fekete lyukat teljesen körbeveszik egy fényvisszaverő tükörhéjjal. A fekete lyukba sugárzott fény felerősödve térne vissza, majd a tükör révén visszatükröződne a fekete lyukba, hogy ismét felerősödjön, és így tovább.

Az energia exponenciálisan növekedne egy oda-vissza elszabaduló robbanás révén. Viszont, ha ezt az felerősített fényt a lyukon keresztül kiengednék a héjból, akkor irányítani lehetne a folyamatot, és lényegében korlátlan energiát lehetne előállítani.

Bár ez még mindig csak scif-fi, de egy nagyon távoli jövőben, amikor az univerzum csaknem teljesen kihal, és a galaxisok és csillagok egyetlen maradványai a fekete lyukak, akkor ez a módszer jelentené a civilizáció életben maradásának egyedüli reményét. Egy hatalmas, elszigetelt energiaforrásokkal rendelkező univerzum lenne, amely fényesen ragyogna az egyébként teljesen fekete égen.

Ezt a cikket eredetileg a „The Conversation" tette közzé. A kiadvány ezzel a cikkel járult hozzá a Live Science Expert Voices: Op-Ed & Insights kezdeményezéshez.

Daniele Faccio, a quantumtechnológia professzora, Glasgow-i Egyetem

Marion Cromb, a fizika doktorjelöltje, Glasgow-i Egyetem

Magyar Cobra Csoport