在廣義相對論中,宇宙空間中存在著這樣一種天體,它有著極為強大的引力,以至于“時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫”,這就是黑洞,宇宙中最神秘,最迷人的天體之一。
幾十年來,研究黑洞的科學家及團隊有許多。由于研究對象太“有個性”,以至于科學家們將腦洞越開越大,多角度拓展研究視角。比如,有科學家在琢磨,既然黑洞能產生如此大的能量,我們可以不可以從黑洞“偷”一些來用呢? 假設未來人類社會能夠實現這一壯舉,那么遙遠的銀河系文明似乎真的有望實現。科學家們對此提出了種種猜想,試圖讓這種能量的獲取成為現實。 諾獎得主、牛津大學物理學家、數學家羅杰?彭羅斯(Roger Penrose)曾提出“粒子分裂”說,后來被命名為“Penrose process”:粒子在黑洞視界外的區域(能層)分裂成兩部分,一部分落入視界,另一部分逃逸出來。這部分逃逸物體產生的能量在理論上是可以被提取的。斯蒂芬?霍金則主張“量子力學發射”說:能量可以通過黑洞周圍的磁場以電磁方式,通過量子力學發射而被提取出來。 為了“偷”到黑洞的能量,科學家們盡情發揮著奇思妙想。最近,哥倫比亞大學天體物理學家盧卡?科米索(Luca Comisso)與智利阿道夫伊巴涅斯大學物理學家費利佩?A?阿森霍(Felipe A.Asenjo)合作的一項研究,提出了一種新猜想,為黑洞能量的提取提供了一種全新思路。 他們的理論基礎是,在科學家虛擬的黑洞邊界(這個邊界之內任何物質無法逃離)——事件視界之外,存在一個能層(ergosphere,也叫動圈)的區域。在能層內,磁力線不斷地經歷斷裂、重新連接,在這種情形下,等離子被加速到接近光速甩出。等離子的運動方向也不一致,有的沿著黑洞旋轉的方向運動、有的則是反向運動。在這個混沌的狀態下,等離子將累積負能量。 該研究的第一作者哥倫比亞大學研究員科莫索(Luca Comisso)說:“黑洞周圍通常被帶有磁場的等離子‘熱湯’包圍著。我們的理論認為,當這個磁場內的磁力線反復斷裂又重新連接的情形下,等離子會被加速至產生負能量,我們利用這個特性從黑洞提取能量。”
“黑洞質量巨大,自然蘊含著同樣巨大的能量。不幸的是,它們都被鎖在一個光滑的時空洞底部。在黑洞旋轉的條件下,時空被拖拽變形,一些能量會被釋放給從黑洞逃逸出來的等離子體,這些泄漏的能量讓我們能趁機從這個巨大的能量池中‘偷’一點點出來。”阿森霍解釋說:“根據我們的計算,等離子體通電的過程可以激發出150%的效率,遠遠高于地球上任何運行的發電廠。” 科學家發現,這種從黑洞中逃逸出來的能量可能已經存在了很久,因此我們在地球上才能探測到強大的輻射爆發——黑洞耀斑。這一發現可以讓天文學家更好地估計黑洞的自旋,甚至可能為未來能源獲取開創一個新渠道。目前,這項研究結果已經發表在《物理評論D》上。
責任編輯:lq
-
等離子體
+關注
關注
0文章
122瀏覽量
14223 -
黑洞
+關注
關注
0文章
16瀏覽量
10769 -
能量
+關注
關注
0文章
104瀏覽量
16485
原文標題:腦洞大開:我們能從黑洞中偷能量嗎?
文章出處:【微信號:zhishexueshuquan,微信公眾號:知社學術圈】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
發布評論請先 登錄
相關推薦
評論