Svarta hål som kraftverk



















Maskhål

 

Hos roterande svarta hål är det möjligt att utvinna enorma mängder energi tack vare att energi lagras i virvlandet av rumtiden i omgivningen av det svarta hålet. Detta insåg Roger Penrose (1931- ) år 1969 när han manipulerade Kerrs lösning av Einsteins fältekvationer och han konstruerade en process som numera är uppkallad efter honom för att göra detta. I ergoregionen hos ett roterande svart hål, d v s mellan händelsehorisonten och ergosfären (den statiska gränsen), så kan inget förbli i vila jämfört med bakgrunden utan måste röra sig åtminstone lite i samma riktning som det svarta hålet även om i det närmaste oändlig effekt appliceras i annan riktning. Om man skickar in en massa in i ergosfären och delar massan i två delar, där den ena massan närmar sig och passerar det svarta hålets händelsehorisont och den andra delen avlägsnar sig ifrån den, så kan massan som rör sig ifrån det svarta hålet lämna dess gravitationsfält med en massenergi som är större än den som den ursprungliga massan hade. All vunnen energi tas från det svarta hålets rotationsenergi vilket gör att det svarta hålet saktas ned en aning som följd. Genom den s k penroseprocessen är det möjligt att utvinna så mycket som 29% (Maximal effektivitet hos penroseprocessen) av det svarta hålets massenergi (d v s hela rotationsenergin) om man gör det på ett tillräckligt intelligent sätt. Processen påminner om den slangbelleeffekt som rymdsonder brukar använda sig av när de passerar planeter på nära håll och därmed tar energi från planeten för att öka sin rörelseenergi.

Svart hål som kraftverk (Courtesy Misner, Thorne & Wheeler)
Genom att skicka ned t ex containrar fyllda med avfall och dumpa skräpet ur containrarna innanför ergosfären (statiska gränsen) så kan containrarna återvända med större total energi än när de skickades ner.

Penroseprocessen kan tydligare illustreras med rumtidskoner. De två komponenterna måste få hastigheter i närheten av ljusets för att penroseprocessen skall fungera.

Penroseprocessen (Courtesy Stephen Hawking)
Uppifrån rotationsaxeln går det att se att om ett objekt delar sig inuti ergosfären på ett lämpligt sätt så är det möjligt för den ena delen att tas sig bort från det svarta hålet. Denna del har då större sammanlagd energi än det ursprungliga objektet.

Tillbaka till Kosmologikas hemsida Nästa sida