در آینده می‌توان از سیاهچاله‌ها‌ به عنوان باتری عظیم کیهانی استفاده کرد

ایتنا - بر اساس یک مقاله فیزیک که به‌تازگی منتشر شده، انسان ممکن است بتواند در آینده از سیاهچاله‌ها به عنوان باتری استفاده کند.

فیزیک‌دان‌هایی که این مقاله را منتشر کردند، با در نظر گرفتن این واقعیت که سیاهچاله‌ها از جمله پرانرژی‌ترین اجرام گیتی به شمار می‌روند، می‌گویند انسان‌ ممکن است در آینده برای مهار انرژی سیاهچاله‌‌ها راه‌هایی پیدا کند.

کشش گرانشی سیاهچاله‌ها به حدی قدرتمند است که هیچ چیز توان فرار از چنگ آن را ندارد و پرسشی که پیش می‌آید این است که با وجود این، چگونه می‌توان از توان عظیم سیاهچاله‌ها به عنوان منبع انرژی استفاده کرد؟

دانشمندان در این مطالعه جدید، برای استفاده از سیاهچاله‌ها به عنوان منابع انرژی در آینده دو راه پیشنهاد کرده‌اند. به گفته آن‌ها، فرایند استخراج انرژی از سیاهچاله‌ها هرچند اکنون فراتر از توان فنی و تکنیکی بشر است، از همین امروز هم می‌توان با استفاده از ویژگی‌های چرخشی و گرانشی آن‌ها، برای استخراج این انرژی عظیم راه‌هایی پیشنهاد داد.

اگر بشر روزی بتواند انرژی عظیم سیاهچاله‌ها را به کنترل درآورد، در این صورت چه بسا به کمک سوخت بی‌نهایت عظیمی که برای سفر به کهکشان‌های دیگر به دست می‌آورد، نه‌تنها به یک گونه بین‌ستاره‌ای بلکه به یک گونه‌ بین‌کهکشانی تبدیل شود.

ژان فنگ مای، نویسنده اصلی این مقاله، پژوهشگر پسادکتری در موسسه اخترشناسی و اخترفیزیک کاولی دانشگاه پکن، می‌گوید: «ما می‌دانیم که می‌توان از سیاهچاله‌ها انرژی‌ استخراج کرد. همچنین می‌دانیم که می‌توان به آن‌ها انرژی وارد کرد. این چیزی شبیه باتری است.»

دانشمندان در نخستین سناریو پیشنهادی، سیاهچاله را با وارد کردن ذرات پرجرم و باردار الکتریکی به آن، اصطلاحا باردار یا «شارژ» می‌کنند. به گفته نویسندگان این مقاله که ۲۹ نوامبر در مجله «فیزیکال‌ریویو دی» منتشر شد، این کار تا زمانی که خود سیاهچاله دارای میدان الکتریکی شود و هرگونه بار اضافی جدید وارده را دفع کند، ادامه می‌یابد.

هنگامی که دافعه الکترومغناطیسی از کشش گرانشی سیاهچاله بیشتر شود، دانشمندان خواهند دانست که سیاهچاله به طور کامل شارژ شده است. بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین که می‌گوید جرم را می‌توان معادل انرژی در نظر گرفت، انرژی موجود سیاهچاله از ترکیب بارهای الکتریکی واردشده به آن و همچنین جرم آن بارهای الکتریکی حاصل می‌شود. به گفته مای، باتری سیاهچاله‌ای انرژی جرم ذره را به انرژی شارژ تبدیل می‌کند.

به گفته پژوهشگران، بازده فرایند شارژ مجدد ۲۵ درصد محاسبه شده است. به این معنی که باتری‌های سیاهچاله‌ای می‌توانند حدود یک‌چهارم جرم واردشده را به شکل میدان الکتریکی به انرژی در دسترس تبدیل کنند. این تیم پژوهشی محاسبه کرد که این موضوع کارایی باتری سیاهچاله‌ای را حدود ۲۵۰ برابر بیشتر از یک بمب اتمی می‌کند.

محققان برای استخراج انرژی از فرایندی به نام ابرتابش استفاده می‌کنند. این فرایند مبتنی بر این نظریه است که فضا‌ــ‌زمان به دلیل میدان گرانشی شدید، به معنای واقعی کلمه، پیرامون چرخش یک سیاهچاله چرخان کشیده می‌شود.

امواج گرانشی یا الکترومغناطیسی که به این ناحیه چرخش وارد می‌شوند، نیز به درون آن کشیده می‌شوند؛ اما با فرض اینکه از افق رویداد سیاهچاله عبور نکنند، برخی از امواج ممکن است در مقایسه با انرژی اولیه‌شان، با انرژی بیشتری کمانه کنند و منحرف شوند. افق رویداد در واقع به مرزی اطلاق می‌شود که هیچ‌ چیز، حتی نور، هم نمی‌تواند از آن خارج شود. این فرایند انرژی چرخشی سیاهچاله را که با جرم آن تعیین می‌شود، به امواجی تبدیل می‌کند که منحرف می‌شوند.

روش دیگر مهار انرژی سیاهچاله‌ها استخراج انرژی به شکل زوج‌های شوینگر یا ذرات جفتی است که به طور خودبه‌خودی در حضور میدان‌های الکتریکی تشکیل می‌شوند.

مای می‌گوید که اگر ما کار را با یک سیاهچاله کاملا باردار شروع کنیم، میدان الکتریکی نزدیک به افق رویداد ممکن است به حدی قوی باشد که به طور خودبه‌خودی الکترون و پوزیترون ایجاد کند. پوزیترون مانند الکترون است با این تفاوت که بار مخالف دارد. اگر سیاهچاله دارای بار مثبت باشد، پوزیترون به دلیل دافعه، از سیاهچاله به بیرون پرتاب می‌شود. به لحاظ نظری، چنین ذره‌ای می‌تواند به شکل انرژی برداشت شود.

به گفته مای، نمی‌توان گفت که ساخت چنین باتری عظیمی اصولا شدنی است یا نه، اما این کار به نوعی یک تمرین و آزمون نظری از پژوهش‌های پیشین دانشمندان برای استخراج فرضی انرژی از سیاهچاله‌ها به شمار می‌رود.

دانیله فاچیو، فیزیک‌دان دانشگاه گلاسگو که در تدوین و تالیف این مقاله مشارکتی نداشته است، به لایو‌ساینس می‌گوید که دانشمندان سیاهچاله را مکانی می‌بینند که در آن مکانیک کوانتومی و گرانش باید به نحوی با یکدیگر تلفیق شوند. با بررسی سیاهچاله‌ها می‌توان از حالت‌های مختلف استخراج انرژی آن‌ها درک بهتری پیدا کرد.