Wissenschaftler des Lawrence Berkeley National Laboratory haben herausgefunden, wie Energie aus einem rotierenden Schwarzen Loch gewonnen werden kann, um Partikel auf nahezu Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen. Die Simulationsergebnisse zeigten, dass das Schwarze Loch durch den Penrose-Prozess "negative Energie" erzeugt, die den Körper in der Nähe des Ereignishorizonts beschleunigt. Dies wird von Science Alert gemeldet.
Es ist bekannt, dass Schwarze Löcher, die eine Akkretionsscheibe haben, Strahlen (Jets) aus relativistischem Plasma erzeugen, die aus den Polen austreten. Da das Schwarze Loch eine starke Anziehungskraft hat, haben Wissenschaftler verschiedene Hypothesen darüber entwickelt, woher die Energie kommt, damit die Jets das Gravitationsfeld verlassen können. Es wird angenommen, dass ein rotierendes Schwarzes Loch einen speziellen Raum-Zeit-Bereich hat - die Ergosphäre, die sich zwischen dem Ereignishorizont und der statischen Grenze befindet, dh die Grenze, unter der der Körper nicht mehr ruhen kann und sich in Richtung der Rotation des Schwarzen Lochs bewegt.
In der Ergosphäre finden Prozesse statt, die es dem Körper ermöglichen, die Rotationsenergie des Schwarzen Lochs zu extrahieren, um sich selbst ausreichend zu beschleunigen. Nach dem Penrose-Verfahren kann sich der Körper in zwei Teile aufteilen, von denen einer über den Ereignishorizont hinausgehen muss. Wenn zwei Fragmente bestimmte Geschwindigkeiten haben, eine spezielle Position relativ zueinander und entlang der richtigen Flugbahnen fliegen, überträgt der Fall eines Fragments die Energie des anderen Teils, die größer ist als die Energie, die der Körper ursprünglich besaß. Für einen Außenstehenden sieht es so aus, als wäre der Körper in einen Teil mit positiver Energie und einen Teil mit "negativer Energie" unterteilt, die beim Fallen über den Horizont hinaus den Drehimpuls des Schwarzen Lochs verringern. Infolgedessen fliegt das erste Fragment aus der Ergosphäre und "nimmt" die Rotationsenergie des Schwarzen Lochs auf.
Ein weiterer Mechanismus, der als Blanford-Znaek-Prozess bezeichnet wird, ist das Magnetfeld, das die Akkretionsscheibe erzeugt. Es erfordert auch eine Ergosphäre, in der ein elektrisches Feld und eine Potentialdifferenz zwischen dem Äquator und den Polen des Schwarzen Lochs auftreten. Mit anderen Worten, ein Schwarzes Loch erinnert etwas an einen unipolaren Generator, aber dieser Prozess erfordert das Vorhandensein von Kaskaden von Elektron-Positron-Paaren.
Die Simulationsergebnisse zeigten, dass beide Prozesse in der Ergosphäre eines Schwarzen Lochs stattfinden. Wissenschaftler haben das Verhalten eines Plasmas simuliert, bei dem Partikelkollisionen bei Vorhandensein eines starken Gravitationsfeldes, das von einem Schwarzen Loch erzeugt wird, keine besondere Rolle spielen. Infolgedessen begannen Elektronen und Positronen im System zu erscheinen, was zur Erzeugung von Energie im elektromagnetischen Feld beitrug, die in Form von Strahlen emittiert wurde. Währenddessen verlangsamten einige Teilchen anscheinend die Rotation des Schwarzen Lochs und fielen über den Ereignishorizont hinaus, dh sie hatten nach dem Penrose-Verfahren "negative Energie". Der auf diese Weise zurückgewonnene Energieanteil war jedoch sehr gering.