إن قوة الجاذبية المنبعثة من الثقوب السوداء قوية جدًا بحيث لا يمكن لأي شيء أن يفلت من قبضتها. فهل يمكننا استغلال القوة الهائلة للثقوب السوداء كمصدر للطاقة؟
وفي دراسة جديدة، يقترح العلماء طريقتين للاستخدام الثقوب السوداء كمصادر للطاقة يوما ما. لقد توقعوا عمليات استخراج الطاقة من الثقوب السوداء باستخدام خصائصها الدورانية والجاذبية.
“نحن نعلم أنه يمكننا استخراج الطاقات من الثقوب السوداء، ونعلم أيضًا أنه يمكننا ضخ الطاقة فيها، والتي تبدو تقريبًا مثل البطارية”، كما يقول المؤلف الرئيسي زان فنغ ماي، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد كافلي لعلم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا. وقالت جامعة بكين لـ Live Science.
في السيناريو الافتراضي الأول، سيقوم العلماء “بشحن” الثقب الأسود عن طريق حقنه بجزيئات ضخمة مشحونة كهربائيا. وأوضح العلماء في الدراسة، التي نُشرت في 29 نوفمبر في مجلة Physical Review D، أن هذه الشحنات ستستمر في الامتصاص حتى يصبح لدى الثقب الأسود نفسه مجال كهربائي يبدأ في صد أي شحنات إضافية يحاولون حقنها.
ذات صلة: يقترب الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب مجرة درب التبانة من الحد الأقصى للسرعة الكونية، ويسحب معه الزمكان
عندما يكون هذا التنافر الكهرومغناطيسي أكبر من قوة جاذبية الثقب الأسود، سيعتبره العلماء “مشحونًا بالكامل”. تماشيًا مع نظرية النسبية العامة لأينشتاين، والتي تنص على أنه يمكن التعامل مع الكتلة على أنها مكافئة للطاقة، فإن الطاقة المتاحة للثقب الأسود ستأتي من مزيج من الشحنات الكهربائية المحقونة فيه بالإضافة إلى كتلة تلك الشحنات الكهربائية.
وقال ماي: “إن بطارية الثقب الأسود تحول طاقة كتلة الجسيم إلى طاقة شحن”.
وحسب الباحثون كفاءة عملية إعادة الشحن بنسبة 25%، أي أن بطاريات الثقب الأسود يمكنها تحويل حوالي ربع الكتلة المدخلة إلى طاقة متاحة على شكل مجال كهربائي. وهذا من شأنه أن يجعل كفاءة البطارية أعلى بحوالي 250 مرة من كفاءة البطارية قنبلة ذرية، حسب الفريق.
لاستخراج الطاقة، سيستخدم الباحثون عملية تُعرف باسم الإشعاع الفائق، والتي تعتمد على النظرية القائلة بأن الزمكان يتم سحبه حرفيًا حول دوران ثقب أسود دوار بسبب مجال جاذبيته الشديد.
سيتم أيضًا سحب موجات الجاذبية أو الموجات الكهرومغناطيسية التي دخلت منطقة الدوران هذه، ولكن بافتراض أنها لم تتجاوز بعد أفق الحدث للثقب الأسود – وهو الحد الذي لا يمكن لأي شيء أن يهرب بعده، ولا حتى الضوء – فقد تنحرف بعض الموجات بمزيد من الطاقة. وكتب الباحثون عما حملوه في البداية. ومن شأن هذه العملية أن تحول طاقة دوران الثقب الأسود، التي تحددها كتلته، إلى موجات منحرفة.
الطريقة الأخرى لتسخير طاقة الثقوب السوداء تتضمن استخراج تلك الطاقة على شكل ما يسمى بأزواج شوينغر، أو الجسيمات المزدوجة التي تتشكل تلقائيًا في وجود مجال كهربائي.
وأوضح ماي أنه إذا بدأنا بثقب أسود مشحون بالكامل، فقد يكون المجال الكهربائي بالقرب من أفق الحدث قويًا جدًا لدرجة أنه سيخلق تلقائيًا إلكترونًا وبوزيترون، وهو ما يشبه الإلكترون ولكن بشحنة معاكسة. إذا كان الثقب الأسود مشحونًا بشحنة موجبة، فسيتم إطلاق البوزيترون من الثقب الأسود بسبب التنافر. ومن الممكن نظريًا جمع هذا الجسيم الهارب كطاقة.
قصص ذات الصلة
– تُطلق “فقاعة” غريبة تدور حول الثقب الأسود المركزي في درب التبانة إشعاعًا قويًا على الأرض كل 76 دقيقة
– أول ثقب أسود تم تصويره على الإطلاق من قبل البشر يحتوي على مجالات مغناطيسية ملتوية والعلماء يشعرون بسعادة غامرة
– ثقب أسود نادر كتلته مليار مرة كتلة الشمس يمكن أن يقلب فهمنا لتكوين المجرات رأسا على عقب
وقال ماي إنه لا يعرف ما إذا كنا سنرى بطارية كهذه يومًا ما، لكن التمرين النظري مستوحى من محاولات العلماء السابقة لاستخراج الطاقة نظريًا من الثقوب السوداء.
“نحن نرى الثقب الأسود كمكان يجب أن تجتمع فيه ميكانيكا الكم والجاذبية بطريقة ما.” دانييلي فاشيووقال عالم فيزياء بجامعة جلاسكو ولم يشارك في الدراسة لـ Live Science: “من خلال النظر إليها من منظور استخراج الطاقة، يمكننا أن نفهم المزيد عما يحدث.”