Il y a cinquante ans, le physicien mathématicien anglais et lauréat du prix Nobel Roger Penrose a proposé que l’énergie puisse être extraite de l’espace autour d’un noir en rotation trou Connue sous le nom d’ergosphère, cette région se situe juste à l’extérieur d’un horizon d’événements, la limite à l’intérieur de laquelle rien ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle d’un trou noir (même la lumière) C’est aussi ici que la matière infaillante est accélérée à des vitesses incroyables et émet toutes sortes d’énergie

Ceci est devenu connu sous le nom de processus de Penrose, que de nombreux théoriciens ont depuis développé La dernière en date provient d’une étude menée par des chercheurs de l’Université Columbia et de l’Universidad Adolfo Ibáñez au Chili Avec le soutien d’organisations comme la NASA, ils ont démontré comment une meilleure compréhension de la physique à l’œuvre autour de la rotation des trous noirs pourrait nous permettre d’exploiter leur énergie un jour.

L’étude, intitulée «Reconnexion magnétique comme mécanisme d’extraction d’énergie des trous noirs en rotation», a été menée par Luca Comisso et Felipe A Asenjo Dans ce document, ils proposent une nouvelle méthode par laquelle l’énergie pourrait être exploitée à partir d’un trou noir en cassant et en rejoignant les lignes de champ magnétique près de son horizon d’événements, la limite à l’intérieur de laquelle rien ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle d’un trou noir (même la lumière).

Comme l’a expliqué Comisso, chercheur scientifique à l’Université Columbia et premier auteur de l’étude dans un communiqué de presse de Columbia News:

“Les trous noirs sont généralement entourés d’une” soupe “chaude de particules de plasma qui transportent un champ magnétique Notre théorie montre que lorsque les lignes de champ magnétique se déconnectent et se reconnectent, de la bonne manière, elles peuvent accélérer les particules de plasma en énergies négatives et de grandes quantités d’énergie du trou noir peuvent être extraites.”

Alors que Penrose théorisait en 1971 que ce processus de désintégration des particules pouvait tirer de l’énergie d’un trou noir, Stephen Hawking proposait en 1974 que les trous noirs pourraient libérer de l’énergie par émission de mécanique quantique (connue sous le nom de rayonnement de Hawking) Cela a été suivi par Roger Blandford et Roman Znajek suggérant en 1977 que le couple électromagnétique était le principal agent d’extraction d’énergie.

Pour les besoins de leur étude, Comisso et Senjo ont considéré un élément clé du processus de Penrose, à savoir comment les lignes de champ magnétique se séparent et se reconnectent près de l’horizon des événements. Cela provoque la transformation de la matière infaillante en deux flux de particules chargées (aka plasma), dont l’un sera poussé contre la rotation du trou noir et captera de l’énergie de masse négative, la faisant tomber au-delà de l’horizon des événements dans le trou noir

Pendant ce temps, l’autre flux de plasma sera propulsé dans la même direction que la rotation du trou noir, lui permettant de capter de l’énergie de masse supplémentaire et de s’échapper vers l’ergosphère. À l’intérieur de l’ergosphère, la reconnexion des lignes de champ magnétique est si extrême que les particules de plasma sont accélérées à des vitesses approchant la vitesse de la lumière (aka vitesses relativistes)

Ce que cela signifie, essentiellement, c’est qu’un trou noir perdra de l’énergie en mangeant des particules d’énergie de masse négative De plus, la vitesse relative élevée entre les flux de plasma capturés et ceux qui s’échappent est ce qui permet le processus où d’énormes quantités d’énergie peuvent être extraites d’un trou noir. Comme l’a expliqué Asenjo, professeur de physique à l’Université Adolfo Ibáñez et coauteur de l’étude:

«Nous avons calculé que le processus de mise sous tension du plasma peut atteindre un rendement de 150%, bien supérieur à celui de toute centrale électrique fonctionnant sur Terre Atteindre une efficacité supérieure à 100% est possible car les trous noirs fuient de l’énergie, qui est donnée gratuitement au plasma s’échappant du trou noir.”

Bien que cela puisse ressembler à de la science-fiction, il est tout à fait possible que les générations futures se tournent vers les trous noirs pour répondre à leurs besoins énergétiques De plus, soutiennent Comisso et Asenjo, le processus d’extraction d’énergie est peut-être déjà en cours avec un certain nombre de trous noirs dans l’univers observable. Cela peut être la raison des éruptions de trous noirs, qui sont de puissantes rafales de rayonnement pouvant être détectées depuis la Terre.

«Dans des milliers ou des millions d’années, l’humanité pourra peut-être survivre autour d’un trou noir sans exploiter l’énergie des étoiles», a déclaré Comisso «C’est essentiellement un problème technologique Si on regarde la physique, il n’y a rien qui l’empêche”

En fait, il est possible que des espèces suffisamment avancées de notre Univers exploitent déjà les trous noirs pour leur énergie illimitée Un tel scénario a été récemment suggéré dans un article de Marion Cromb, Phré étudiant en astrophysique de la School of Physics and Astronomy de l’Université de Glasgow C’est également une composante de l’hypothèse de la transcension, une proposition de résolution du paradoxe de Fermi initialement proposée par Roger Smart en 2002

En plus d’être une source d’énergie ultime, Smart a également suggéré que les trous noirs permettraient à une espèce «transcendante» (super-avancée) de créer «un domaine optimal en termes de calcul d’échelles spatiales de plus en plus denses, productives, miniaturisées et efficaces. , temps, énergie et matière”Il est même possible d’étudier des modèles de physique alternatifs, de voyager dans le temps et de voir les” graines “de nouveaux univers!

Il existe également des théories sur la façon dont de minuscules trous noirs pourraient être utilisés pour alimenter un vaisseau spatial interstellaire (le lecteur de trou noir), ou sur la façon dont un horizon d’événements pourrait devenir un moyen de propulsion (le Halo Drive) Cette dernière idée fonctionne à peu près de la même manière qu’une manœuvre d’assistance par gravité, où un vaisseau spatial utiliserait l’horizon des événements d’un trou noir en rotation pour se lancer en direction d’étoiles éloignées à des vitesses approchant la vitesse de la lumière.

Mais en attendant, des études comme celle-ci font partie d’un effort croissant pour élargir nos connaissances sur les trous noirs et la physique exotique qui se déroulent dans leur voisinage Comme l’a indiqué Asenjo, les études théoriques sur la physique des trous noirs sont particulièrement importantes à une époque où des efforts mondiaux comme le télescope Event Horizon (EHT) permettent de capturer les premières images de trous noirs:

«Notre connaissance accrue de la façon dont la reconnexion magnétique se produit à proximité du trou noir pourrait être cruciale pour guider notre interprétation des observations actuelles et futures des trous noirs par le télescope, comme celles du télescope Event Horizon”

L’étude, qui a récemment été publiée dans la revue scientifique Physical Review D, a été rendue possible grâce au financement fourni par la NASA, le Fonds national chilien pour le développement scientifique et technologique (FONDECYT) et la National Science Foundation (NSF) Windows sur le Initiative Universe – un programme de synthèse qui vise à rassembler la physique théorique et l’astronomie d’observation sous un même toit pour répondre à certaines des questions les plus profondes

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Titre associé :
Une nouvelle idée pour exploiter l’énergie des trous noirs
Les chercheurs explorent la récupération de l’énergie des trous noirs

Source: https://www.universetoday.com/149716/a-new-idea-to-harness-energy-from-black-holes/

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