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
Zem je vo vnútri obrovskej prázdnoty. „Zvuk Veľkého tresku“ naznačuje možné riešenie veľkej záhady
Vedci našli riešenie proti večným chemikáliám. Nečakaná zbraň ich zožerie priamo v tvojom tele
Vedci ostali bez slov: Vo vesmíre objavili záhadný druh čiernych dier, aké svet ešte nevidel
Lietadlá súdneho dňa majú len dve krajiny. Rusko ich rozkráda, v USA chátrajú
Nádejný kandidát na mimozemský život prekvapil vedcov. Skrýva oceán vody, no s týmto nepočítali
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
KVÍZ 8 z 10 Slovákov pohorí už na druhej otázke: Dokáž, že patríš k elite a zvládneš náročnú výzvu z biológie
Hromadná nehoda šiestich áut paralyzovala dopravu. Zasahujú všetky záchranné zložky
Headlineri Pohody nevystúpia, organizátori už majú náhradu. Poznáme jej meno
Tragický incident na známom letisku: Muža vtiahlo do motora lietadla
Cintulov kamarát prehovoril pred súdom: V minulosti mal napadnúť riaditeľa učilišťa
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- V Európe sa vylodili tisícky čínskych elektromobilov. Doviezla ich obrovská loď so šokujúcim pohonom a výkonom
- Slovensko čaká najväčšia dopravná novela za roky. Nový zákon udrie na cestných pirátov aj e-kolobežky (PREHĽAD)
- Lietadlá súdneho dňa majú len dve krajiny. Rusko ich rozkráda, v USA chátrajú
- Nový Predátor aj vojnový veľkofilm. Toto sú najlepšie akčné filmy súčasnosti na Netflixe a ďalších
- Nemecko spúšťa energetickú revolúciu. Chce sa stať veľmocou s podceňovaným palivom budúcnosti
-
- V Európe sa vylodili tisícky čínskych elektromobilov. Doviezla ich obrovská loď so šokujúcim pohonom a výkonom
- Západ nič také nemá. „Spojenec“ Ruska nasadí laser na stíhačky budúcnosti, rakety po ňom „slepnú“
- Slovensko čaká najväčšia dopravná novela za roky. Nový zákon udrie na cestných pirátov aj e-kolobežky (PREHĽAD)
- Hyundai a Kia spustili masívne zľavy po celom svete. Autá zlacneli aj o desaťtisíce eur
- Rusi zúfalo zháňajú peniaze. Ázijskému štátu ponúkajú svoje najmodernejšie zbrane, má to háčik
-
- Rusi ani netušili, čo im zlikvidovalo najdrahší systém. Ukrajina použila zbraň, akú svet ešte nevidel
- V Európe sa vylodili tisícky čínskych elektromobilov. Doviezla ich obrovská loď so šokujúcim pohonom a výkonom
- Rusi zúfalo zháňajú peniaze. Ázijskému štátu ponúkajú svoje najmodernejšie zbrane, má to háčik
- Do Ameriky doletí za 90 minút. Prelomové lietadlo v prvých testoch všetkých prekvapilo
- Čína oživila zabudnutý technologický skvost Sovietov. Unikli zábery lietadla, aké svet nevidel roky
Zúfalstvo v ruskej armáde: Do boja posielajú zaprášené tanky, ktoré si pamätajú Brežneva
Európska krajina investovala do ekologických riešení 41 miliárd eur, obeť štátnych dotácií padla
Kritické suroviny pre high-tech odvetia narazili na vážny problém. Môže zaň Čína, bude horšie
Slováci prepadli pri výbere auta novému trendu. Čísla hovoria za všetko, pozor však na riziká
AI pretransformuje spoločnosť, tvrdí odborník. Varuje pred kľúčovou chybou, ktorú robíme
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP