Crne rupe su moćni gravitacioni motori. Dakle, možete zamisliti da mora postojati način da se izvuče energija iz njih ako im se pruži prilika, i bili biste u pravu. Naravno, mogli bismo da iskoristimo svu toplotu i kinetičku energiju akrecionog diska i mlazova crne rupe, ali čak i da je sve što imate bila crna rupa u praznom prostoru, još uvek biste mogli da izvučete energiju iz trika poznatog kao Penrouzov proces.
Prvi put koji je predložio Rodžer Penrouz 1971. godine, to je način da se izvuče energija rotacije iz crne rupe. Koristi efekat poznat kao povlačenje okvira, gde rotirajuće telo izvrće obližnji prostor na takav način da se objekat koji pada prema telu lagano vuče duž putanje rotacije. Primetili smo efekat blizu Zemlje, iako je mali. U blizini rotirajuće crne rupe, efekat može biti ogroman. Toliko jak da se unutar regiona poznatog kao ergosfera objekti mogu vući oko crne rupe brzinom većom od svetlosti u slobodnom prostoru.
Otprilike, Penrouzov proces je da uleti u ergosferu crne rupe koja se brzo okreće, a zatim pusti malo mase ili radijacije u crnu rupu. Rezultujući rotacioni udarac vas šalje dalje od crne rupe brže nego što ste joj se približili. Dodatna energija koju dobijate je uravnotežena usporavanjem rotacije crne rupe. Ovaj proces u teoriji može izvući do 20% masene energije crne rupe, što je ogromno. Za poređenje, spajanje vodonika u helijum daje samo oko 1% masene energije.
Naravno, teoretski fizičari nikada nisu zadovoljni. Ako možete izvući 20% masene energije iz crne rupe, zašto ne i više? Ovo je fokus nedavnog rada objavljenog na arXiv serveru za preprint, mada treba napomenuti da se fokusira na apstraktniju ideju crne rupe nego što vidimo u univerzumu.
Jednostavne crne rupe mogu se okarakterisati sa tri stvari: masom, rotacijom i električnim nabojem. Crne rupe koje posmatramo imaju prve dve, ali pošto je materija električno neutralna, a ne treća. Ovaj rad se fokusira na naelektrisane crne rupe. Univerzum se takođe širi i može se grubo opisati rešenjem Ajnštajnovih jednačina poznatih kao de Siterov prostor. Opisuje prazan univerzum sa pozitivnom kosmološkom konstantom.
Anti-de Siterov prostor (AdS) bi bio univerzum sa negativnom kosmološkom konstantom. Iako AdS ne opisuje univerzum, dozvoljava nekoliko matematičkih trikova koje vole teoretičari, pa se često koristi za istraživanje granica opšte relativnosti. Ovaj rad posebno razmatra naelektrisanu crnu rupu u anti-de Sitter prostoru.
Iako je ova studija potpuno hipotetička, zanimljiva je kao scenario „šta ako”. Umesto da izvlače energiju iz rotacije crne rupe, autori gledaju kako da izvuku energiju kroz raspad čestica koristeći efekat Banados-Silk-Vest (BSV). Koristeći neku vrstu elektromagnetnih ili fizičkih ogledala za zatvaranje, čestice se mogu reflektovati napred-nazad u blizini horizonta događaja, dobijajući energiju iz crne rupe dok se ne raspadnu kao upotrebljiva energija.
Problem sa ovom idejom, kao što autori pokazuju, je u tome što to može dovesti do efekta beženja gde energija čestica pojačava energiju čestica u povratnom vidu, što dovodi do onoga što je poznato kao bomba crne rupe. Dakle, ako nađete da gradite elektranu u blizini naelektrisane crne rupe u anti-de Sitter univerzumu, gazite pažljivo.
Ali zanimljivije je da su autori takođe posmatrali slučaj naelektrisane crne rupe u inače praznom anti-de Sitter univerzumu. U ovom slučaju, energija bi takođe bila izvučena iz crne rupe. Umesto ogledala, sama struktura prostor-vremena bi delovala kao neka vrsta zatvorene komore. Dakle, naelektrisana crna rupa bi sama oslobodila energiju. To bi bilo slično Hokingovom zračenju, ali u ovom slučaju se ne oslanja na kvantnu gravitaciju. Autori su takođe otkrili da ovaj slučaj ne dovodi do bombe crne rupe.
Kao što je ranije pomenuto, ništa od ovoga ne važi za prave crne rupe u univerzumu. Koliko znamo, Penrouzov proces je najbolje što smo zaista mogli da uradimo. Ali ovakve studije su korisne zbog onoga što otkrivaju o fundamentalnoj prirodi prostora i vremena. A sada znamo da čak i u čudnom anti-univerzumu koji možemo samo da zamislimo, crne rupe mogu vremenom da oslobađaju energiju.
