ათწლეულების განმავლობაში, მეცნიერები ფიზიკის ერთ დიდ კომპლექსურ საიდუმლოსთან ჭიდაობდნენ — შეიძლება თუ არა, რომ ოდესმე ადამიანის ხელში მოხვდეს შავი ხვრელების ბრუნვის შედეგად თეორიულად წარმოქმნილი უზარმაზარი ოდენობის ენერგია?
თუ მომავალმა თაობებმა ამ ბრწყინვალე საქმის გაკეთება როგორმე შეძლეს, საბოლოოდ დადგინდება, რომ ამის გაკეთება შორეულ გალაქტიკურ ცივილიზაციებსაც შეუძლიათ; ახლახან, მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს იდეა იმის შესახებ, როგორ შეიძლება ერთ მშვენიერ დღეს ამ ეგზოტიკური ენერგიის მიღება შესაძლებელი გახდეს.
„შავ ხვრელებს გარს აკრავს პლაზმის ნაწილაკების ცხელი „სუპი“, რომლებიც მაგნიტურ ველს ატარებენ“, — განმარტავს კოლუმბიის უნივერსიტეტის ასტროფიზიკოსი ლუკა კომისო.
მისივე თქმით, მათი თეორია აჩვენებს, რომ როდესაც მაგნიტური ველის ხაზები ითიშება და შემდეგ ხელახლა უერთდება ერთმანეთს, შესაბამის პირობებში მათ შეიძლება პლაზმის ნაწილაკები ნეგატიურ ენერგიებამდე ააჩქარონ და შეიძლება მოვიპოვოთ შავი ხვრელის დიდი ოდენობით ენერგია.
კომისოს ახალი კვლევა ახალ პრიზმას გვთავაზობს მბრუნავი შავი ხვრელიდან ენერგიის მიღების გზების შესახებ.
ექსტრემალური მასიდან გამომდინარე, ბუნებრივია, დარწმუნებული უნდა ვიყოთ, რომ შავი ხვრელები წარმოუდგენელი ოდენობის ენერგიასაც შეიცავენ. სამწუხაროდ, მთელი ეს ენერგია მომწყვდეულია სივრცე-დროის გაურკვეველი ორმოს სიღრმეში.
იმ გარემოში, რომელშიც ეს მასა ბრუნავს, შესაძლებელი უნდა იყოს ამ უზარმაზარი ენერგიის აუზის მოსინჯვა, რადგან გასწვრივ სივრცე-დროის ფერდობებიც მიუყვება.
ოქსფორდის უნივერსიტეტის ფიზიკოსი და მათემატიკოსი როჯერ პენროუზი ერთ გამჭრიახ მეთოდს გვთავაზობს. პენროუზის პროცესის სახელით ცნობილ მოვლენაში, თეორიულად შესაძლებელია ენერგიის მოპოვება შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტს მიღმა რეგიონიდან, რომელსაც ერგოსფეროს უწოდებენ; იქ სივრცე-დრო შავი ხვრელის ბრუნვის ეფექტების გარშემოა გადაგრეხილი.
პენროუზის გამოთვლები მიუთითებს, რომ თუ ერგოსფეროში ნაწილაკი ორად გაიყოფა, ერთი ნაწილი მოვლენათა ჰორიზონტში ჩავარდება, მეორე კი შავი ხვრელის გრავიტაციულ მიზიდვას გაექცევა და ამ გაქცეული ნაწილაკის ენერგიის მოპოვება თეორიულად შესაძლებელი უნდა იყოს.
ეს ცნობილი იდეა რამდენიმე თვის წინ გამოქვეყნებულ კვლევაში მეცნიერებმა ექსპერიმენტულად დაადასტურეს, თუმცა, ეს არ გახლავთ მბრუნავი შავი ხვრელის ენერგიის ათვისების ერთადერთი გზა.
მეორე გზას, კვანტური მექანიკის რადიაციაზე დაყრდნობით, წარმოადგენს ჰოკინგის რადიაცია, როგორიც არის ე. წ. ბლენდფორდ-ზნაეკის პროცესი, რომელშიც ენერგია შეიძლება მოვიპოვოთ ელექტრომაგნიტურად, შავი ხვრელის გარშემო არსებული მაგნიტური ველის გზით.
ლუკა კომისოს და ჩილეს ადოლფო იბანიესის უნივერსიტეტის ფიზიკოს ფელიპე ასენხოს მიერ ჩატარებულ ანალიზებში, მაგნეტიზმი ასევე ცენტრალურ როლს ასრულებს, რადგან ერგოსფროში მაგნიტური ველის ხაზები ირღვევა და ერთმანეთს ხელახლა უერთდება; ამ შემთხვევაში მკვლევრები ასევე იყენებენ პენროუზის პროცესის ზოგიერთი ნაწილის გადამუშავებულ ვერსიას.
როდესაც შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტს გარეთ მაგნიტური ხელახლა შეერთებები ხდება, პლაზმის გაყოფილი ნაწილაკები თითქმის სინათლის სიჩქარემდე ჩქარდება ორი სხვადასხვა მიმართულებით — პლაზმის ერთი ნაკადი შეიძლება მოვლენათა ჰორიზონტში შთაინთქას, მეორე კი გაიქცეს.
შავი ხვრელის პერსპექტივიდან, შთანთქმული ნაწილაკი ენერგიის უარყოფითი რაოდენობით უნდა გაიჟღინთოს. შავი ხვრელის გარედან, გამომავალ ნაწილაკს დადებითი ენერგია უნდა ჰქონდეს, რომლის გამოყენებაც შესაძლებელი უნდა იყოს.
ამ მეთოდით, გაქცეული პლაზმის ნაკადები თავისი ენერგიით, თეორიულად შეიძლება გამოვიყენოთ ენერგიის უსასრულო წყაროდ იმდენ ხანს, რამდენ ხანსაც შავი ხვრელები უარყოფითი ენერგიის სანსვლას აგრძელებენ.
„გამოვიანგარიშეთ, რომ პლაზმის ენერგიით კვების ეფექტიანობამ შეიძლება 150 პროცენტს მიაღწიოს, ანუ უფრო მაღალ ნიშნულს, ვიდრე დედამიწაზე მოქმედმა ნებისმიერმა ელექტროსადგურმა“, — განმარტავს ასენხო.
მისივე თქმით, 100 პროცენტზე მაღალი ეფექტიანობის მიღწევა შესაძლებელია იმიტომ, რომ შავი ხვრელებიდან ენერგია ჟონავს, როდესაც მათგან პლაზმა გარბის.
მართალია, თითქმის შეუძლებელი ჩანს, რომ ოდესმე როგორღაც ამ ენერგიის გამოყენება შევძლოთ, ჯგუფის კვლევა მთლად გამოუსადეგარი არ არის.
ასტრონომიული გადმოსახედიდან, ეს ფენომენი შეიძლება სწორედ ის არის, რაც შავ ხვრელთა ანთებებს კვებავს, როდესაც დიდი ოდენობით რადიაციული ენერგია კოსმოსში იფანტება.
„ბლენდფორდ-ზნაეკის პროცესისგან განსხვავებით, რომელშიც ბრუნვითი ენერგიის მოპოვება წმინდა ელექტრომაგნიტური მექანიზმით ხდება, ენერგიის მოპოვების ჩვენ მიერ აღწერილი მექანიზმი არანულოვანი ნაწილაკის ინერციას“, — წერენ მკვლევრები.
მათივე განცხადებით, ეს მექანიზმი ასევე განსხვავდება თავდაპირველი პენროუზის პროცესისგან, რადგან ნეგატიური ენერგიის მქონე ნაწილაკთა წარმოებისთვის საჭიროა მაგნიტური ენერგიის გაფანტვა; ცხადია, ყველა მექანიზმი შავი ხვრელის ბრუნვით ენერგიას მოიპოვებს ნეგატიური ენერგიით შავი ხვრელის კვებისა და იმპულსის მომენტის გზით.
კვლევა Physical Review D-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია ScienceAlert-ის მიხედვით.
