ブラックホールから漏れ出るエネルギーを抽出する技術

コロンビア大学の物理学者が手動する研究チームとアドルフォイバニェス大学のFelipeAsenjo氏は、地平線近くの磁力線を破壊して再結合することにより、ブラックホールからエネルギーを抽出する新しい方法を発見しました。

A remarkable prediction of Einstein’s theory of general relativity—the theory that connects space, time, and gravity—is that rotating black holes have enormous amounts of energy available to be tapped.

参照元：https://news.columbia.edu/energy-particles-magnetic-fields-black-holes
– コロンビア大学 Columbia University. January 13, 2021 –

アインシュタインの一般相対性理論（空間、時間、重力をつなぐ理論）の注目すべき予測は、回転するブラックホールには膨大な量のエネルギーがあり、利用できるということです。

過去50年間、科学者たちはこの力を解き放つ方法を考え出そうとしてきました。

ノーベル物理学者のロジャーペンローズ氏は、粒子の崩壊がブラックホールからエネルギーを引き出す可能性があると理論づけました。

スティーブンホーキングは、ブラックホールが量子力学的放出を通じてエネルギーを放出できると提案しました。

一方、RogerBlandfordとRomanZnajekは、エネルギー抽出の主な要因として電磁トルクを提案しました。

現在、Physical Review D誌に掲載された研究で、コロンビア大学の物理学者LucaComisso氏とチリのアドルフォイバニェス大学のFelipeAsenjo氏は、地平線近くの磁力線を破壊して再結合することにより、ブラックホールからエネルギーを抽出する新しい方法を発見しました。

コロンビア大学の研究科学者で研究の筆頭著者であるルカ・コミッソは述べています。

「ブラックホールは通常、磁場を運ぶプラズマ粒子の熱い「スープ」に囲まれています。私たちの理論は、磁力線が切断されて再接続されると、正しい方法でプラズマ粒子を負のエネルギーに加速し、大量のブラックホールエネルギーを抽出できることを示しています。」

Black holes leak energy when they eat plasma near the event horizon https://t.co/4PbSn9aSDm

— Luca Comisso (@LucaComisso) January 13, 2021

この発見により、天文学者はブラックホールのスピンをより正確に推定し、ブラックホールのエネルギー放出を促進し、高度な文明のニーズにエネルギー源を提供する可能性さえあるとコミッソ氏は述べました。

コミッソ氏とアセンジョ氏は、磁場を再接続するとプラズマ粒子が2つの異なる方向に加速するという前提に基づいて理論を構築しました。

一方のプラズマ流はブラックホールのスピンに押し付けられ、もう一方はスピンの方向に推進され、ブラックホールのクラッチから逃れることができます。

ブラックホールに飲み込まれたプラズマのエネルギーが負の場合、電力が放出されます。

コミッソ氏は、本質的にブラックホールは負のエネルギー粒子を食べることでエネルギーを失うと説明した。

コミッソ氏は補足します。

「マイナスカロリーのキャンディーを食べると体重が減るようなものです。これは奇妙に聞こえるかもしれませんが、時空の連続体が非常に速く回転するため、すべてのオブジェクトがブラックホールと同じ方向に回転するエルゴ球と呼ばれる領域で発生する可能性があります。」

エルゴ球の内部では、磁気リコネクションが非常に極端であるため、プラズマ粒子は光速に近い速度に加速されます。

アドルフォ・イバニェス大学の物理学教授であり、この研究の共著者であるアセンジョ氏は、捕獲されたプラズマ流と逃げるプラズマ流の間の高い相対速度が、提案されたプロセスがブラックホールから大量のエネルギーを抽出することを可能にするものであると説明しました。

アセンジョ氏は話します。

「プラズマエネルギー供給のプロセスは、地球上で稼働しているどの発電所よりもはるかに高い150パーセントの効率に達することができると計算しました。ブラックホールはエネルギーを漏らし、ブラックホールから逃げるプラズマに無料で放出されるため、100％を超える効率を達成することが可能です。」

Podemos extraer grandes cantidades de energía de un agujero negro usando plasmas y reconexión magnética? Si, podemos https://t.co/PuB9zspkla https://t.co/jh62XhQS3v

— Felipe Asenjo Zapata (@FazAsenjo) January 14, 2021

コミッソ氏とアセンジョ氏が想定したエネルギー抽出のプロセスは、すでに多数のブラックホールで実行されている可能性があります。

それがブラックホールフレアを引き起こしているのかもしれません-地球から検出できる強力な放射線のバーストです。

アセンジョ氏は話します。

「ブラックホールの近くで磁気リコネクションがどのように発生するかについての知識の増加は、イベントホライズンテレスコープによるものなど、ブラックホールの現在および将来の望遠鏡観測の解釈を導くために重要かもしれません。」

サイエンスフィクションのように聞こえるかもしれませんが、ブラックホールからエネルギーを採掘することは、私たちの将来の電力需要への答えになる可能性があります。

コミッソ氏は話します。

「今から数千年または数百万年後、人類は星からのエネルギーを利用せずにブラックホールの周りで生き残ることができるかもしれません。それは本質的に技術的な問題です。私たちが物理学を見ると、それを妨げるものは何もありません。」

研究、回転するブラックホールからのエネルギー抽出のメカニズムとしての磁気リコネクションは、全米科学財団の宇宙に関するウィンドウズイニシアチブ、NASA、およびチリの科学技術開発のための国立基金によって資金提供されました。

NSFのプログラムディレクターであるVyacheslav（Slava）Lukin氏は、財団はEHTなどの施設でのフロンティア観測に基づく新しい理論的取り組みを促進し、理論物理学と観測天文学を1つの屋根の下にまとめることを目指していると述べました。

国立科学財団のプログラムディレクターであるルーキン氏は話します。

「私たちは、ブラックホール天体物理学の一見難解な研究が実際の領域に変換される可能性を楽しみにしています。この作品で議論されたアイデアと概念は本当に魅力的です。NSFは、フロンティア観測に基づいた新しい理論的取り組みを促進し、理論物理学と観測天文学を1つの屋根の下にまとめることを目指しています。私たちは、ブラックホール天体物理学の一見難解な研究が実際の領域に翻訳される可能性を楽しみにしています。」