利用磁场重联机制可以从黑洞汲取能量。
黑洞周围的等离子体(模拟)。James等
黑洞是时空的陷阱,能够吞噬一切,也可以成为一种能源——旋转的黑洞囚禁了巨大的能量。
理论上我们有很多种方法从黑洞汲取能量。比如将粒子分解,通过霍金辐射,或借助电磁力矩。
近日一些科学家在《物理学评论》撰文指出,我们还可以用切割和重联磁场的方法,从黑洞汲取能量。相关研究是在美国国家科学基金宇宙之窗促进会、NASA和智利国家科技发展基金会的资助下进行的。
黑洞被等离子体“汤”包围着,这些等离子体会产生强大的磁场。假如我们能够用正确的方式切割和重联磁场,就能把等离子体加速到“负能量”(相对于无限),并从黑洞那里“偷”能量。
具体而言,是要在两个相反的方向上加速围绕黑洞运行的等离子体。只要拥有“负能量”的等离子体被黑洞吞噬,黑洞的能量就会被置换出来。
在黑洞视界周围的“能量圈层”中,时空会沿着黑洞自转的方向作高速运动,由于强大的磁场重联效应,圈内的等离子体会被加速到近光速。
“能量圈层”内被黑洞俘获的等离子体和成功逃逸的等离子体之间有非常高的相对速度,而这是获取黑洞能量的关键。研究人员认为,由于黑洞本身会有能量泄漏,可以为等离子体的逃逸提供额外助力,使用这种方法获取能量,其效率可以达到150%。
类似的能量获取过程在自然界中也有发生,它们可能是很多黑洞“耀斑”的产生原理。
真正要把黑洞作为能量的来源显然为时尚早。但是研究人员相信这只是个技术问题,在物理学上并没有障碍。未来太阳系如果变得不再宜居,迁徙到黑洞附近可能也是一种策略吧。
参考
Magnetic reconnection as a mechanism for energy extraction from rotating black holes
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.023014