|
Еще один способ извлекать энергию из черных дыр
|
|
|
|
Гравитационное поле вращающейся черной дыры является мощным и странным. Оно настолько мощное, что искривляет пространство и время, и оно настолько странное, что даже такие простые понятия, как движение и вращение, переворачиваются с ног на голову. Разобраться в том, как работают эти концепции, непросто, но они помогают астрономам понять, как черные дыры генерируют такую огромную энергию. Возьмем, к примеру, концепцию перетаскивания кадров.
|
|
|
|
Черные дыры образуются, когда материя сжимается и становится настолько плотной, что пространство-время заключает ее в горизонт событий. Это означает, что черные дыры не являются физическими объектами в том смысле, к которому они привыкли. Они не состоят из материи, а скорее являются гравитационным отпечатком того места, где материя была.
|
|
|
|
То же самое верно и для гравитационного коллапса вращающейся материи. Когда мы говорим о вращающейся черной дыре, это не означает, что горизонт событий вращается волчком, это означает, что пространство-время вблизи черной дыры скручивается в гравитационное эхо некогда вращающейся материи. Вот тут-то все и становится странным.
|
|
|
|
|
|
|
Предположим, что вы бросили мяч в черную дыру. Он не вращается по орбите, а просто падает прямо вниз. Вместо того, чтобы падать по прямой к черной дыре, траектория полета шара при падении будет смещаться в сторону орбиты, и по мере приближения к черной дыре он будет двигаться вокруг нее все быстрее. Этот эффект известен как перетаскивание кадра. Часть "вращения" черной дыры передается мячу, даже если мяч находится в свободном падении. Чем ближе мяч находится к черной дыре, тем сильнее эффект.
|
|
|
|
В недавней статье, опубликованной на сервере препринтов arXiv, показано, как этот эффект может передавать энергию из магнитного поля черной дыры в близлежащее вещество.
|
|
|
|
Черные дыры часто окружены аккреционным диском из ионизированного газа и пыли. Поскольку материал диска вращается вокруг черной дыры, он может генерировать мощное магнитное поле, которое может перегревать материал. Хотя большая часть энергии, генерируемой этим магнитным полем, обусловлена движением по орбите, перемещение кадра может придать дополнительный эффект.
|
|
|
|
По сути, магнитное поле черной дыры создается за счет объемного движения аккреционного диска. Но из-за перетаскивания кадра внутренняя часть диска движется немного быстрее, чем следовало бы, в то время как внешняя часть движется немного медленнее. Это относительное движение между ними означает, что ионизированная материя движется относительно магнитного поля, создавая своего рода динамо-эффект.
|
|
|
|
Благодаря перемещению кадра черная дыра генерирует больше электромагнитной энергии, чем можно было бы ожидать. Хотя этот эффект невелик для черных дыр звездной массы, для сверхмассивных черных дыр он достаточно велик, чтобы мы могли наблюдать его в квазарах через разрывы в их спектре мощности.
|
|
|
|
Источник
|
