Veľké potvrdenie revolučnej teórie po 50 rokoch: Z čiernych dier sa dá ťažiť energia
Už pred 50 rokmi matematický fyzik menom Roger Penrose predstavil teóriu, podľa ktorej by sa z rotujúcich čiernych dier dala ťažiť energia. Až teraz boli vedci po dlhom čase schopní túto teóriu experimentálne overiť.
Portál ScienceAlert upozornil na novú štúdiu vedcov z Glasgowskej fakulty fyziky a astronómie v Škótsku, ktorá sa dočkala aj svojej publikácie v žurnále Nature Physics a popisuje experimentálne overenie takzvaného Pensroseovho procesu.
Ide o takmer viac ako 50-ročnú teóriu v súvislosti s čiernymi dierami, na ktorú vedci doposiaľ nemali vhodné vybavenie, aby ju dokázali experimentálne overiť.
Teória vychádzajúca z neobyčajnej myšlienky
V roku 1969 matematický fyzik Roger Penrose navrhol teóriu, ktorá skrsla z myšlienky, ako by vyspelá alebo mimozemská civilizácia mohla použiť čiernu dieru na výrobu energie. Samotné čierne diery sú totižto extrémne vesmírne objekty vznikajúce so zánikom hviezd, ktoré prešli supernovou a ich jadro sa stalo tak masívne, že už viac nedokázalo udržať svoju vlastnú gravitáciu a zrútilo sa do singularity.
Signularita čiernej diery je jednorozmerný bod nekonečnej hustoty, ktorá leží vo vnútri oblasti nazývanej horizont udalostí, bod, v ktorom je gravitácia okolo čiernej diery taká silná, že na dosiahnutie únikovej rýchlosti nestačí ani rýchlosť svetla.
Okolo horizontu udalostí vytvára rotujúca čierna diera oblasť nazývanú „ergosféra“. Roger Penrose navrhol, že pre extrakciu energie by sa mohla využiť práve táto oblasť.
Penroseové výpočty hovoria, že ak by sa objekt padajúci do ergosféry rozdelil na dve časti, jedna z nich by bola pohltená horizontom udalostí. Druhá by však bola vyhodená smerom von z čiernej diery s dodatočným zrýchlením. Ak by všetko prebehlo podľa teórie, druhá časť objektu by unikla ergosfére čiernej diery s energiou o 21 % vyššou, s akou do nej vstupoval pôvodný objekt.
Futuristická teória, ktorú nebolo možné nijako overiť
Bohužiaľ, ani vtedy a dokonca ani dnes nebolo možné len tak prísť k čiernej diere a túto teóriu experimentálne overiť. Asi 2 roky po zverejnení teórie Pensroseovho procesu navrhol sovietsky fyzik Jakov Zeľdovič praktickejší experiment.
Zeľdovič tvrdil, že rotujúcu čiernu dieru by bolo možné nahradiť rotujúcim kovovým valcom, na ktorý namierime skrútené lúče svetla.
Ak by sa valec otáčal tou správnou rýchlosťou, svetlo by sa odrazilo späť s dodatočnou energiou získanou z rotácie valca vďaka efektu známemu ako rotačný Dopplerov jav.
Tento experimentálny návrh mal však jeden podstatný problém – rýchlosť otáčania valca. Počet otáčok valca za sekundu by musel dosahovať 1 miliardu.
Namiesto svetla zvuk
Tím z Glasgowskej univerzity sa ale zamyslel a navrhol experiment vychádzajúci zo Zeľdovičovej práce. Namiesto použitia svetelných vĺn použili zvukové vlny a rovnako tak vynechali rotujúci valec.
Experiment pozostával z kruhu reproduktorov zostavených tak, aby bolo možné vo zvukových vlnách vyvolať skrútenie, analogické so skrúteným svetlom v Zeľdovičovom experimente.
„Čierna diera“ bola v toto prípade nahradená rotačný absorbérom zvuku vyrobeného z penového disku, ktorého rotácia by sa zrýchlila, ak naň narazia zvukové vlny. Súbor mikrofónov na druhej strane disku by zároveň detegoval zvukové vlny, ktoré cez neho prešli.
„Skrútené zvukové vlny menia svoj smer, keď sú merané z hľadiska rotujúceho povrchu. Ak sa tento povrch otáča dostatočne rýchlo, môže potom frekvencia zvuku urobiť niečo veľmi podivné – môže prejsť z pozitívnej frekvencie na negatívnu, a tak z rotujúceho povrchu ukradne istú časť energie,“ vysvetlil fyzik a astronóm Marion Cromb z Univerzity v Glasgowe, hlavný autor publikovanej štúdie.
Výsledky boli úžasné. Keď sa otáčanie disku zrýchľovalo, výška zvuku, ktorá zasiahla mikrofóny, sa postupne znižovala, až kým nebolo nič počuť. Potom však začal zvuk opäť stúpať späť na pôvodnú výšku – tentoraz však o 30 % hlasnejšie ako bola hlasitosť zvuku vychádzajúceho z reproduktorov. Zvukové vlny tak zachytávali ďalšiu energiu z rotujúceho disku.
„Udialo sa to, že frekvencia zvukových vĺn sa s rastúcou rýchlosťou otáčania znížila Dopplerovským posunom na nulu. Keď sa zvuk začal znovu objavovať, bolo to preto, že vlny sa posunuli z pozitívnej frekvencie na negatívnu. Tieto negatívne frekvenčné vlny sú tak schopné odobrať časť energie z rotujúceho penového disku, čím sa proces stáva hlasnejším – presne ako to navrhol Zeľdovič v roku 1971,“ uviedol Cromb.
Tím sa chce teraz pokúsiť prísť na to, ako by mohol rozšíriť tento experiment na elektromagnetické vlny alebo svetlo. Aj tak však ide o úžasný výsledok, ktorý je významným krokom vpred v porozumení čiernych dier a ukazuje, ako sa dajú testovať ich extrémne vlastnosti v laboratórnych podmienkach.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
Drony prvej pomoci už nie sú len teória. Testy ukázali, že dokážu predbehnúť sanitky
PET fľaše sa menia na prekvapivú zbraň. Vedci hovoria o riešení klimatickej krízy
Vedci odkryli kameň a neverili vlastným očiam. Našli mimoriadne vzácny 2200-ročný poklad
Má výkon ako 10 miliónov notebookov. Nemci spustili najvýkonnejší počítač v Európe
Krutá daň 1000 jadrových bômb. USA naozaj stavali raketu s hmotnosťou 8 miliónov ton
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Konsolidácia zasiahne peňaženky všetkých: Minister Kamenický predstavil balík
Šesť miliónkrát menej ako zrnko soli. Virológ objasnil, prečo sa Kotlár mýli: „mRNA vakcíny nemenia DNA“ (ROZHOVOR)
Chrípka a covid-19 nemajú šancu: Odborníci hovoria o najjednoduchšej ochrane proti respiračným ochoreniam
Náborový príspevok až 5 000 eur a slušný plat: Finančná správa hľadá posily do tímu
Nebezpečný vírus „zaplavil“ Európu: Prvé príznaky oklamú aj lekára, rúška a umývanie rúk nestačia
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Vedcom padla sánka. 4 757 metrov pod ľadom Antarktídy objavili stratený svet
- Veľmoc našla ložisko mimoriadne vzácnej suroviny. Má astronomickú hodnotu
- Nová rana pre vodičov. Ak nemáš splnenú túto podmienku, auto ti na STK neprejde
- Krutá daň 1000 jadrových bômb. USA naozaj stavali raketu s hmotnosťou 8 miliónov ton
- Nemci na diaľnici prekvapili: Hoci môžu jazdiť neobmedzenou rýchlosťou, toto je realita
-
- Vedcom padla sánka. 4 757 metrov pod ľadom Antarktídy objavili stratený svet
- Veľmoc našla ložisko mimoriadne vzácnej suroviny. Má astronomickú hodnotu
- Nová rana pre vodičov. Ak nemáš splnenú túto podmienku, auto ti na STK neprejde
- Krutá daň 1000 jadrových bômb. USA naozaj stavali raketu s hmotnosťou 8 miliónov ton
- Nemci na diaľnici prekvapili: Hoci môžu jazdiť neobmedzenou rýchlosťou, toto je realita
-
- Vedcom padla sánka. 4 757 metrov pod ľadom Antarktídy objavili stratený svet
- Veľmoc našla ložisko mimoriadne vzácnej suroviny. Má astronomickú hodnotu
- Nová rana pre vodičov. Ak nemáš splnenú túto podmienku, auto ti na STK neprejde
- Na Slovensko prichádza najlepšie hodnotený seriál celého roka. Ponúkne ho jediná služba
- Európske automobilky sa otriasajú. Šéf Stellantisu poslal Bruselu tvrdý odkaz, čas sa kráti
Slovenský export zbraní rastie nebývalým tempom. Rok 2025 môže priniesť 3 miliardy eur
Mapy Google sa v Kórei menia. Citlivé oblasti už nebudú viditeľné
Nový prieskum odhalil trend. Platby kartou a mobilom sa stali štandardom na Slovensku
Prekvapenie: Európske automobilky úspešne plnia prísne emisie EÚ, zaostáva len slávna značka
Nemecký politik chce zrušiť zákaz spaľovacích motorov. Prehliadame vraj dostupnú alternatívu pre spaľováky
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP