gov-civil-vilareal.ptIl s'avère que vous *pouvez* sortir quelque chose d'un trou noir... mais ce n'est pas facile
>L'une des caractéristiques déterminantes d'un trou noir est que rien ne peut en sortir. C'est pourquoi ils sont nommés ainsi; ils sont comme une fosse infiniment profonde, et même la lumière ne peut s'en échapper. UNE trou c'est le noir .
Mais, comme tant d'idées en science, quand vous regardez de plus près, cette déclaration absolue devient un peu relative . Toi pouvez tirer quelque chose d'un trou noir : de l'énergie. Et, il s'avère que vous pouvez obtenir beaucoup. Comme un parcelle beaucoup.
Un nouvel article est sorti montrant comment les champs magnétiques peuvent être utilisés pour extraire d'énormes quantités d'énergie d'un trou noir , et peut alimenter certains phénomènes astrophysiques que nous voyons autour d'eux. Ce n'est pas vraiment facile, et ce n'est pas comme si vous pouviez recharger votre téléphone ou chauffer votre maison avec cette technique (plus comme si vous les vaporisiez jusqu'à leurs particules subatomiques constitutives qui seraient ensuite accélérées vers l'extérieur très près de la vitesse de la lumière*), mais c'est toujours aussi cool.
Un trou noir à certains égards peut être décrit simplement : Prenez un objet avec une masse, et comprimez-le tellement que sa vitesse d'échappement devient la vitesse de la lumière. Lorsque cela se produit, tout ce qui se rapproche trop est attiré. Rien ne peut s'échapper.
Vous pouvez en fait les décrire en utilisant la physique classique (newtonienne), mais pour obtenir toute l'histoire, vous devez utiliser la théorie de la relativité générale d'Einstein. Les maths deviennent vite poilues, et même les concepts deviennent fous. Mais quand vous appliquez GR, vous trouvez qu'un trou noir, tout trou noir, peut être complètement caractérisé en utilisant seulement trois choses : sa masse, son spin et sa charge électrique.
Un trou noir classique a juste une masse, assis là, déformant l'espace et le temps, et beaucoup de choses importantes qu'il fait dépendent de sa masse. Mais il peut aussi tourner à bien des égards, tout comme une planète, une toupie ou une étoile. En fait, beaucoup (sinon la plupart) tourner à très près de la vitesse de la lumière .
Une version annotée d'une simulation de trou noir explique les différentes parties de cet objet bizarre. Crédit: Centre de vol spatial Goddard de la NASA/Jeremy Schnittman
Il y a une autre chose très étrange que les trous noirs peuvent faire : pendant qu'ils tournent, ils font glisser le tissu de l'espace-temps autour d'eux comme un smoothie autour d'une lame de mélangeur tourbillonnante. C'est ce qu'on appelle le glissement de cadre (ou plus techniquement, le Effet Lense-Thirring ) et il a des effets secondaires étranges. Par exemple, si vous êtes à l'intérieur une région autour du trou noir appelée l'ergosphère , vous ne pouvez littéralement pas rester assis ; à l'intérieur de cet espace de volume lui-même est tiré dans le sens de la rotation, vous faites donc le tour du trou noir que vous le vouliez ou non. C'est comme être attaché à un tapis roulant circulaire. Autour et autour de vous allez.
Mais c'est la clé pour obtenir de l'énergie. Il faut de l'énergie pour faire tourner un objet, de l'énergie qui peut être libérée en le ralentissant, et un trou noir en rotation a un parcelle d'énergie. Mais comment diable - eh bien, comment dans l'Univers - faites-vous cela ?
Conception d'artiste d'un trou noir avec de la matière tourbillonnant autour de lui dans un disque d'accrétion, ainsi qu'un jet de matière s'en éloignant. Crédit: NASA/JPL-Caltech
nuit au musée guide des parents
Il y a beaucoup de façons, théoriquement, mais une qui n'a pas été beaucoup sondé par les théoriciens jusqu'à présent est ce qu'on appelle reconnexion magnétique .
Un gaz très chaud peut être si énergique que les électrons sont dépouillés de leurs atomes, et nous l'appelons un plasma . Lorsque les particules chargées du plasma se déplacent, elles créent un champ magnétique qui peut devenir très intense. Les lignes de champ magnétique (comme vous le voyez dans les diagrammes d'aimants en barre) peuvent être très fortes, et cela leur donne une tension - pensez-y comme si vous pliiez une corde à piano ; vous devez appliquer beaucoup de force pour le maintenir plié. Si tu lâches prise, SE CASSER!
Le plasma en orbite autour d'un trou noir peut avoir des champs magnétiques ridiculement puissants. Au fur et à mesure que le plasma se bouscule, les lignes de champ magnétique peuvent également s'enrouler, s'emmêler et se casser. Quand ils le font, ils libèrent de l'énergie. Ils y parviennent notamment en accélérant les particules subatomiques qui les entourent, parfois à des vitesses proches de celle de la lumière. Les éruptions solaires à la surface du Soleil sont créées de cette façon , c'est donc un effet réel.
C'est là que les choses deviennent bizarres (oui, bien sûr, je sais que vous pensez ; ce est ou).
Les particules sont créées à partir d'énergie et projetées par paires. Si les choses sont bien alignées, l'une de ces particules crie dans la direction dans laquelle le trou noir tourne, et l'autre dans le sens inverse. Si cela se produit à l'intérieur de l'ergosphère, celui se déplaçant dans la même direction que la vrille sortira, s'échappant dans l'espace. L'autre, allant à l'encontre de la vrille, tombera. Mais, parce qu'elle se déplaçait dans le sens opposé de la vrille, cela ralentit en effet le trou noir .
Le ralentissement du trou noir signifie qu'il libère de l'énergie, qui est emporté par la particule qui s'échappe . De votre point de vue, debout (bien) à l'extérieur du trou noir, vous voyez juste des particules sortir à une vitesse proche de la vitesse de la lumière et le trou noir ralentir un peu.
En d'autres termes, de l'énergie a été extraite du trou noir.
Illustration d'un trou noir qui déchire une étoile, créant un disque d'accrétion tourbillonnant de matière autour d'elle, et projette d'énormes faisceaux de matière enroulés par son champ magnétique. Crédit: Aurore Simonnet et le Goddard Space Flight Center de la NASA
Dans l'article, les scientifiques calculent que l'efficacité énergétique est de 150 %, ce qui signifie que vous obtenez littéralement plus d'énergie que vous n'en mettez. Cela semble impossible, mais rappelez-vous que vous puisez dans une source d'énergie qui existe déjà, la rotation du trou noir. L'énergie n'est donc pas créée à partir de rien.
liste des épisodes incorporés mystère scooby doo
Ce processus peut générer de grandes quantités d'énergie. Maintenant, remarquez, sous cette forme - un champ de rayonnement de particules subatomiques assez fort pour vous faire cuire assez complètement - l'énergie n'est pas très utile pour nous, les humains. Peut-être que dans des milliers d'années, nous serons à un stade technologique où nous pourrons atteindre un trou noir et utiliser cette énergie, mais pour l'instant, cela nous dépasse un peu.
Mais pas la nature. Lorsque nous regardons les trous noirs, en particulier ceux situés au centre des galaxies actives, nous les voyons s'embraser un peu avec de l'énergie. Ce n'est pas tout à fait clair pourquoi; une idée est que la matière du disque de matière qui les entoure tombe brusquement, projetant de puissantes explosions d'énergie. Mais il est possible que la reconnexion magnétique dans ce plasma accélère les particules en quantités énormes à un cheveu de la vitesse de la lumière. Si c'est le cas, alors la nature fait ce que nous ne pouvons pas nous-mêmes : sortir quelque chose d'un trou noir. Et c'est beaucoup de quelque chose, puisque les éruptions vues dans les galaxies actives peuvent facilement être des millions de fois plus lumineux que le Soleil.
Maintenant, vous ne voudrez peut-être pas vous tenir trop près d'une source comme celle-ci. Mais s'il existe un moyen de l'exploiter (et de la stocker !), quelques secondes de cette énergie alimenteraient toute la civilisation humaine pendant très, très longtemps.
Un jour. Il y a quelques problèmes techniques à résoudre en premier. Mais je peux imaginer, à l'avenir, chaque maison avec un trou noir quantique en rotation cela fournit non seulement tous vos besoins énergétiques, mais, s'il est utilisé de la manière gravitaire à l'ancienne, ferait également une élimination des déchets décente.
* Ce qui, comme on l'a noté, est mauvais ; bien que la question de l'inversion protonique totale n'ait pas été démontrée pour atteindre le niveau de signification statistique ( Spengler et al., 1985 ).
