우리가 블랙홀에서 에너지를 훔칠 수 있을까?

우리가 블랙홀에서 에너지를 훔칠 수 있을까?

 

중력 붕괴와 싸울 수 없게 된 거대한 별들로 만들어진 블랙홀은 완전히 일방통행이 아닐 수도 있다. 하긴, 너무 가까이 빗나간 빛으로도 그들의 손에서 벗어날 수는 없지만, 그래도 과학자들은 블랙홀이 더 큰 우주에 에너지를 '리크'할 수 있는 다양한 현상에 대해 많은 이론을 생각하기를 멈추지 않았습니다. 이들 메커니즘은 블랙홀의 이벤트 호라이즌으로 분할된 파티클페어에서 강력한 제트기나 블랙홀 주위의 디스크에서 폭발에 이르기까지 M87의 초대질량 블랙홀 주위에 최근 매핑된 것 같은 자기장에 의해 구동됩니다. 1월 13일자 피지컬 리뷰D에 실린 최근 연구에서 연구자들은 입자 현상과 자기 현상을 모두 조합함으로써 블랙홀의 회전에서 에너지를 모을 수 있을지도 모른다고 제안했습니다. 회전하는 블랙홀 즉, 자동차 블랙홀은 시공의 구조 자체를 끌어당깁니다 프레임 드래그라고 불리는 현상입니다 프레임 드래그가 가장 두드러진 영역은 이벤트 호라이즌의 바깥쪽에 위치한 엘고스피어라고 불립니다. 이 영역은 블랙홀로부터 에너지를 흡수하는 방법에 대한 이론에 필수적입니다.

 

칠레 아돌포 이바네스대 물리학자이자 새로운 연구의 공저자인 펠리페 아센조는 이 세 과정은 같은 물리학을 고려한다.블랙홀의 회전을 줄여 에너지를 빼내는 방법으로 에르고스피어를 사용하는 것이라고 천문학에 말했다. 우리는 에르고스피어 내 플라스마에서 일어날 수 있는 상대론적 자기 재결합을 이용해 블랙홀에서 에너지를 추출하는 모델을 연구했습니다. 하지만 상상하셨다시피 블랙홀의 엘고스피어는 복잡한 장소입니다 에너지가 우주에서 가장 강력하고 폭력적인 동물을 도망치게 하는 방법을 찾기란 쉽지 않습니다. 1960년대 영국의 물리학자이자 노벨상 수상자인 로저 펜로즈는 블랙홀이 어떻게 수확 가능한 에너지원이 될 것인가를 이미 생각하고 있었습니다 1971년 펜로즈는 물리학자 동료인 R.M.과 팀을 이루었다 플로이드는 블랙홀의 에너지를 추출하는 첫 번째 주요 모델을 발표했습니다.

「펜로즈에 의해서 제안된 에너지 추출 프로세스는, 입자 분할 현상에 근거하고 있습니다」라고, 컬럼비아 대학의 물리학자 루카·코미소씨는 말합니다. 우선, 입자는 2개의 부분으로 나누어진다. 그 후 코미소는 '어떤 부분은 음의 에너지로 궤도에 올라서며, 다른 한 쪽은 블랙홀에서 탈출한다.'고 말한다. 다시 말해 탈주 입자는 블랙홀에서 세를 빼고 회전 속도가 느려진다. 이 과정이 약해지지 않고 계속되면 카블랙홀이 최종적으로 비회전 블랙홀이 될 수 있습니다 루트의 블랙홀이 될 수 있습니다. 그러나 이 입자분할 에너지 추출 메커니즘-펜로즈법에는 결여된 부분이 있습니다 그는 Penrose의 과정은 순수하게 기계적인 것이다. 자기장이나 전장은 호출되지 않습니다」라고 코미소씨는 말합니다. 이것은 블랙홀의 자기장과 전장의 영향을 설명하기 위해 다른 메커니즘이 필요하다는 것을 의미합니다 이것은 우주 전체에서 가장 강력한 현상을 설명하는 데 도움이 될 수도 있습니다. 블랙홀에서 에너지를 끌어내는 또 하나의 메커니즘은 1977년에 로저 브랜드 포드와 로마 즈나제크에 의해 제창되었습니다.블랑포드 즈나젝법에서는 자기장이 격렬하게 회전하는 근접한 물질 즉 부착 원반에 침투하여 서서히 블랙홀의 표면에 공급됩니다 카 블랙홀의 각 운동량이 부착 디스크에 관련된 자계에 의해 어떻게 감소하는가를 설명하였습니다 그들은 이를 통해 원반이 강력한 제트기를 내뿜고 그로 인해 블랙홀의 회전에너지를 추출하는 것으로 생각하고 있었습니다.

 

제일 블랙홀 머그필드. M87의 초대질량 블랙 주위의 자기장은 블랙홀 주위의 고온에서 빛나는 부착 디스크 (오렌지색) 에서 방사되는 광파의 방향을 조정합니다. 이 시그니처는, 디스크상에 선으로 겹쳐져 블랙 홀을 둘러싸는 강력한 자기장에 관한 정보를 분명히 합니다. 코미소와 어센조의 새로운 메커니즘은 앞서 두 과정의 하이브리드로 블랙홀로부터 에너지를 해방시키기 위해 입자(펜로즈) 현상과 자기(블랑포드-즈나제크) 현상을 통합할 것임을 시사하고 있다. 블랙홀의 회전에 수반하여 시공이 끌려가면, 강력한 자기장은 격렬하게 파괴된다. 자기장이 재결합하면 입자는 격렬하게 우주로 치솟고 마치 펜로즈 방식처럼 에너지를 운반해 가는 것 같습니다. 이 (하이브리드) 프로세스에 의해서 대량의 에너지를 추출할 수 있어 100%가 넘는 효율로 가동할 수 있습니다. 그 결과, 이 프로세스는 블랙 홀의 스핀 다운도 일으켜, 강력한 발화를 일으킬 가능성이 있습니다」라고 코미소씨는 말합니다. 우리가 제안한 메커니즘이 펜로즈나 브랜드 포드즈나젝의 메커니즘과 나란히 존재한다면 블랙홀은 이런 과정의 조합에 의해 실제로 에너지를 잃게 된다고 생각합니다.

 

물론 블랙홀에서 방출되는 에너지 얘기를 들으면 카블랙홀을 우주의 거대한 전지로 삼아 사용할 수 있을지 의문스러울 수 있습니다. 코미소씨는, 「비록 그것이 가까운 장래에 달성되는 것은 아닐지라도, 가능성은 있다」라고 말하고 있습니다. 그는 펜로즈 씨는 회전하는 블랙홀에서 에너지를 채취함으로써 스스로를 유지할 수 있는 고도의 문명을 구상하고 있었다. 물론 이를 이루기 위해서는 넘어야 할 많은 어려움이 있습니다. 하지만만약인간이블랙홀에서에너지를얻을수있다면우린이상하게생각할지도모릅니다. 그 에너지는 정말 어디에서 오는 것일까요. 「나에게 있어서의 아름다움은, 그 에너지의 근원에 대해 실감하는 것입니다」라고 아치세이씨는 말한다. 추출된 에너지는 블랙홀의 회전에너지에서 발생합니다. 그러나 회전하는 것은 블랙홀 주위의 시공입니다. 따라서 이 메커니즘은 시공 자체에서 에너지를 끌어내고 있는 것입니다. 「자연계가 그것을 가능하게 하는 것을 깨닫는 것은 놀라운 일입니다」라고 아센쇼씨는 덧붙인다. 게다가 아직 탐구되지 않은 시공에서 에너지를 추출하는 다른 방법이 있을지도 모릅니다.