gov-civil-vilareal.ptSelgub, et * saate * mustast august midagi välja ... aga see pole lihtne
>Musta augu üks iseloomustavaid omadusi on see, et neist ei saa midagi välja tulla. Sellepärast nimetatakse neid selliseks; nad on nagu lõputult sügav auk ja isegi valgus ei pääse. A auk see on must .
Kuid nagu paljud teaduse ideed, lähemalt vaadates muutub see absoluutne väide natuke suhteliseks . Sina saab saada midagi mustast august välja: energia. Ja selgub, et saate palju. Nagu palju palju.
Ilmunud on uus paber, mis näitab, kuidas magnetväljade abil saab mustast august tohutul hulgal energiat ammutada ja võib mõjutada mõnda astrofüüsilist nähtust, mida me nende ümber näeme. See pole just lihtne ja ei ole nii, et saate selle tehnika abil oma telefoni laadida või oma maja kütta (rohkem kui aurustaksite need alamatomi osakesteks, mis seejärel kiirendaksid väljapoole) valguse kiirus*), kuid see on ikka väga lahe.
Musta auku saab mõnes mõttes lihtsalt kirjeldada : Võtke massiga objekt ja suruge see kokku nii palju, et selle põgenemiskiirus muutub valguse kiiruseks. Kui see juhtub, tõmmatakse kõik, mis liiga lähedale jõuab. Miski ei pääse.
Saate neid tegelikult kirjeldada tavalise vana (Newtoni) füüsika abil, kuid täieliku loo saamiseks peate kasutama Einsteini üldrelatiivsusteooriat. Matemaatika läheb kiiresti karvaseks ja isegi kontseptsioonid lähevad sassi. Kuid GR -i rakendades leiate, et must auk, mis tahes musta auku, saab täielikult iseloomustada ainult kolme asja abil: selle mass, pöörlemine ja elektrilaeng.
Klassikalisel mustal augul on lihtsalt mass, see istub seal ruumi ja aega moonutades ning paljud olulised asjad sõltuvad selle massist. Kuid see võib keerutada ka mitmel viisil nagu planeet või tipp või täht. Tegelikult paljud (kui mitte enamik) pöörlema valguse kiiruse lähedal .
Musta augu simulatsiooni kommenteeritud versioon selgitab selle veidra objekti erinevaid osi. Krediit: NASA Goddardi kosmoselennukeskus/Jeremy Schnittman
On veel üks väga veider asi, mida mustad augud teha saavad: kui nad keerlevad, lohistavad nad aegruumi kangast enda ümber nagu smuuti keerleva segisti tera ümber. Seda nimetatakse kaadri lohistamiseks (või tehnilisemalt Objektiivi väristav efekt ) ja sellel on veidraid kõrvaltoimeid. Näiteks kui olete sees piirkonna musta augu ümber ergosfäär , te ei saa sõna otseses mõttes paigal istuda; selle ruumala sees tõmmatakse pöörlemise suunas, nii et lähete mööda musta auku, kas soovite või mitte. See on nagu ümmarguse jooksulindi külge kinnitatud. Ümber ja ümber lähete.
Kuid see on energia väljavõtmise võti. Objekti keerutamiseks kulub energiat, energiat, mis vabaneb selle aeglustamisel, ja pöörleval mustal augul on palju energiast. Aga kuidas Maal - noh, kuidas Universumis - teete seda?
Kunstniku ettekujutus mustast august, mille ümber keerleb materjal akretsioonikettas, ja ka sellest eemal plahvatav ainejoa. Krediit: NASA/JPL-Caltech
maja, mille seintes on kell
Teoreetiliselt on palju viise, kuid üks, mida teoreetikud pole siiani palju uurinud, on nn. magnetiline taasühendamine .
Väga kuum gaas võib olla nii energiline, et elektronid eemaldatakse aatomitest ja me nimetame seda a plasma . Kui laetud osakesed plasmas liiguvad, tekitavad nad magnetvälja, mis võib muutuda väga intensiivseks. Magnetvälja jooned (nagu näete ribamagnetite skeemidel) võivad olla väga tugevad ja see annab neile pinget - mõelge sellele nagu klaveritraadi painutamine; painutamiseks peate rakendama palju jõudu. Kui lased lahti, KLÕPS!
Musta augu ümber tiirleval plasmal võivad olla naeruväärselt tugevad magnetväljad. Kui plasma ringi liigub, võivad ka magnetvälja jooned end ümber mässida, sassi ajada ja klõpsata. Kui nad seda teevad, vabastavad nad energiat. Üks viis, kuidas nad seda teevad, on kiirendada nende ümber olevaid subatomilisi osakesi, mõnikord valguse kiirusele lähedaste kiirusteni. Päikesepõletused Päikese pinnal luuakse sel viisil , nii et see on tõeline efekt.
Siin lähevad asjad imelikuks (jah, muidugi, ma tean, et sa mõtled; seda on kus).
Osakesed luuakse energiast ja lõhkatakse paarikaupa. Kui asjad on õigesti joondatud, karjub üks neist osakestest musta augu pöörlemise suunas ja teine vastupidises suunas. Kui see juhtub ergosfääri sees, pääseb tsentrifuugijaga samas suunas liikuv välja ja pääseb kosmosesse. Teine, kes pöörlemisele vastu läheb, kukub sisse. Kuid kuna see liikus pöörlemisega vastupidises suunas, see aeglustab tegelikult musta auku .
Star Wars viimane Jedi filmi arvustus
Musta augu aeglustumine tähendab, et see vabastab energiat, mille eemaldav osake ära võtab . Teie vaatenurgast seisate (hästi) väljaspool musta auku, näete lihtsalt osakesi, mis valguse kiirusel lähevad välja ja must auk veidi aeglustub.
Teisisõnu, mustast august on energiat ammutatud.
Kunstiteos mustast august, kui see rebib tähe laiali, tekitades selle ümber keerleva materjali kogunemisketta ja lõhkudes välja tohutud ainekiired, mille magnetväli lõpetab. Krediit: Aurore Simonnet ja NASA Goddardi kosmoselennukeskus
Artiklis arvavad teadlased, et energiatõhusus on 150% - see tähendab, et saate sõna otseses mõttes rohkem energiat välja, kui sisse panite. See kõlab võimatu, kuid pidage meeles, et kasutate juba olemasolevat energiaallikat, musta augu pöörlemist. Nii et energiat ei looda eimillestki.
See protsess võib toota tohutult energiat. Mõtle nüüd, sellisel kujul - aatomaalse osakeste kiirguse väli, mis on piisavalt tugev, et sind üsna põhjalikult küpsetada - energia pole meile inimestele kohutavalt kasulik. Võib -olla oleme tuhandete aastate pärast tehnoloogilises staadiumis, kus saame musta auku jõuda ja seda energiat kasutada, kuid praegu on see meist natuke kaugemal.
Aga mitte loodus. Kui me vaatame musti auke, eriti neid, mis asuvad aktiivsete galaktikate keskustes, näeme neid üsna palju energiaga lahvatamas. Ei ole täiesti selge, miks; üks idee on see, et materjali ümbritsevast mateeria kettast satub järsult sisse, puhudes välja võimsad energiapuhangud. Kuid on võimalik, et magnetiline taasühendamine selles plasmas kiirendab osakesi tohutul hulgal vaid juuksekarva valguse kiirusest. Kui jah, siis loodus teeb seda, mida meie ise ei saa: võtke mustast august midagi välja. Ja see on palju, sest aktiivsetes galaktikates nähtud raketid võivad kergesti olla miljoneid korda heledam kui Päike.
Nüüd ei pruugi te sellisele allikale liiga lähedal olla. Aga kui on võimalus seda kasutada (ja salvestada!), Tooks see mõne sekundi väärtuses energia kogu inimtsivilisatsiooni pikaks ajaks.
Ühel päeval. Esmalt tuleb lahendada mõned tehnilised probleemid. Kuid ma kujutan ette, et tulevikus tuleb iga maja kaasa pöörlev kvantmust auk mis mitte ainult ei taga kõiki teie energiavajadusi, vaid ka vana kooli raskusjõu kasutamisel kasutaks korralikku prügi.
* Mis, nagu on märgitud, on halb; kuigi ei ole tõestatud, et täielik prootoonne pöördumine tõuseb statistilise olulisuse tasemele ( Spengler jt, 1985 ).
