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新研究揭示黑洞能量提取與「黑洞炸彈」的可能
明日科學
發布於 29 天前

黑洞被視為強大的引力引擎,科學家們一直想像著從中提取能量的可能性。實際上,即使在空曠的太空中只有一個黑洞,通過所謂的「彭羅斯過程」,我們仍能從中提取能量。這個過程最早由羅傑·彭羅斯於1971年提出,它利用了一種稱為框架拖曳的效應,這種效應在地球附近雖然微小,但在旋轉的黑洞附近則非常巨大。

理論上,透過這一過程可以從黑洞提取多達20%的質量能量,相比之下,氫轉化為氦的核聚變只能產生約1%的質量能量。然而,理論物理學家永遠不會滿足於此,他們研究的最新論文探討了如何從帶電的黑洞中提取更多能量,這種黑洞在宇宙中並未觀測到,因為物質是電中性的。

該研究主要關注在反德西特空間(AdS)中的帶電黑洞,這是一個與我們的宇宙不同、具有負宇宙常數的假想宇宙。通過粒子衰變和Bañados-Silk-West(BSW)效應,這一研究探討了如何從黑洞中提取能量。在這種情況下,粒子可以在事件視界附近反射,從黑洞中獲得能量,直到它們衰變為可用能量。

黑洞隨著時間釋放能量

彭羅斯過程中物體的運動軌跡。(圖/Aleksandr Berdnikov)

然而,這種想法存在一個問題,就是可能會導致粒子能量相互放大,形成所謂的「黑洞炸彈」。但更有趣的是,作者還探討了在反德西特空間中的空無一物宇宙中帶電黑洞的情況。在這種情況下,空間時間結構本身就像一個封閉室,因此帶電黑洞會自行釋放能量,類似於霍金輻射,但這種情況並不依賴於量子引力。作者還發現這種情況不會導致黑洞炸彈。

需要指出的是,這些研究並不適用於我們宇宙中的真實黑洞。就我們所知,彭羅斯過程是我們真正能做到的最好方式。但這些研究之所以有用,是因為它們揭示了空間和時間的基本本質。現在我們知道,即使在我們只能想像的奇異反宇宙中,黑洞也能隨著時間釋放能量。

更多科學與科技新聞都可以直接上 明日科學網 http://www.tomorrowsci.com

首圖來源:Simon Tyran cc By4.0

圖片來源:Aleksandr Berdnikov cc By4.0

參考出處:

1.It’s a Fine Line Between a Black Hole Energy Factory and a Black Hole BombUNIVERSE TODAY

延伸閱讀:

1.想得真美? 科學家打算利用「微型黑洞」作為核能源

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