Des scientifiques du Lawrence Berkeley National Laboratory ont découvert comment l'énergie peut être extraite d'un trou noir rotatif pour accélérer les particules à des vitesses proches de la lumière. Les résultats de la simulation ont montré que le trou noir produit une «énergie négative» grâce au processus de Penrose, qui accélère le corps près de l'horizon des événements. Ceci est rapporté par Science Alert.
On sait que les trous noirs, qui ont un disque d'accrétion, génèrent des jets (jets) de plasma relativiste s'échappant des pôles. Le trou noir ayant une puissante attraction, les scientifiques ont développé plusieurs hypothèses sur la provenance de l'énergie, permettant aux jets de quitter le champ gravitationnel. On pense qu'un trou noir rotatif a une région spéciale de l'espace-temps - l'ergosphère, qui est située entre l'horizon des événements et la limite statique, c'est-à-dire la limite en dessous de laquelle le corps ne peut plus être au repos et se déplace vers la rotation du trou noir.
Dans l'ergosphère se déroulent des processus qui permettent au corps d'extraire l'énergie de rotation du trou noir afin de se donner une accélération suffisante. Selon le processus de Penrose, le corps peut se diviser en deux parties, dont l'une doit dépasser l'horizon des événements. Si deux fragments ont certaines vitesses, une position particulière l'un par rapport à l'autre et volent le long des trajectoires correctes, alors la chute d'un fragment transfère l'énergie de l'autre partie, supérieure à l'énergie que le corps possédait à l'origine. Pour un observateur extérieur, il semble que le corps était divisé en une partie à énergie positive et une partie à "énergie négative", qui, en tombant au-delà de l'horizon, diminue le moment cinétique du trou noir. En conséquence, le premier fragment s'envole hors de l'ergosphère, «prenant» l'énergie de rotation du trou noir.
Un autre mécanisme, appelé processus de Blanford-Znaek, est fourni par le champ magnétique qui crée le disque d'accrétion. Cela nécessite également une ergosphère, où se produisent un champ électrique et une différence de potentiel entre l'équateur et les pôles du trou noir. En d'autres termes, un trou noir rappelle quelque peu un générateur unipolaire, mais ce processus nécessite la présence de cascades de paires électron-positon.
Les résultats de la simulation ont montré que ces deux processus ont lieu dans l'ergosphère d'un trou noir. Les scientifiques ont simulé le comportement d'un plasma, dans lequel les collisions de particules ne jouent pas un rôle particulier, en présence d'un fort champ gravitationnel généré par un trou noir. En conséquence, des électrons et des positrons ont commencé à apparaître dans le système, ce qui a contribué à la génération d'énergie dans le champ électromagnétique, émis sous forme de jets. Pendant ce temps, certaines particules, apparemment, ont ralenti la rotation du trou noir, tombant au-delà de l'horizon des événements, c'est-à-dire qu'elles avaient une «énergie négative», selon le processus de Penrose. Cependant, la fraction d'énergie récupérée de cette manière était très faible.