L'énergie peut-elle être extraite d'un trou noir? Les scientifiques proposent un nouveau plan fou

L'énergie peut-elle être extraite d'un trou noir? Les scientifiques proposent un nouveau plan fou

Pendant des décennies, les scientifiques ont résolu un problème physique difficile: les énormes quantités d'énergie théoriquement produites par les trous noirs pourraient-elles être utilisées par l'humanité?

Si les sociétés futures étaient en quelque sorte capables d'accomplir ce grand exploit, il semblerait que l'approvisionnement en énergie des civilisations galactiques lointaines serait assuré - et maintenant les scientifiques ont une nouvelle explication sur la façon dont une telle extraction pourrait un jour devenir possible.

Les trous noirs sont généralement entourés d'une soupe chaude de particules de plasma portant un champ magnétique, explique l'astrophysicien Luca Komisso de l'Université de Columbia.

Notre théorie montre que lorsque les lignes de champ magnétique se séparent et se reconnectent correctement, elles peuvent accélérer les particules de plasma en énergies négatives, et de grandes quantités d'énergie du trou noir peuvent être extraites.

Le nouveau travail de Comisso, co-écrit avec le physicien Felipe A. Asenjo de l'Université Adolfo Ibanez au Chili, présente un nouveau prisme pour voir comment l'extraction d'énergie d'un trou noir pourrait fonctionner.

Compte tenu de leur masse extrême, il est naturel de supposer que les trous noirs contiennent également d'énormes quantités d'énergie. Malheureusement, tout cela est verrouillé au «bas» de l'espace-temps.

Roger Penrose, un éminent physicien et mathématicien à l'Université d'Oxford, a proposé une méthode ingénieuse. Dans le processus dit de Penrose, l'énergie peut théoriquement être extraite d'une région en dehors de l'horizon des événements du trou noir, appelée ergosphère, dans laquelle l'espace-temps est déformé par la rotation du trou noir.

Les calculs de Penrose ont montré que si une particule se divise en deux parties à l'intérieur de l'ergosphère, dont l'une tombe dans l'horizon des événements et l'autre échappe à l'attraction gravitationnelle du trou noir, l'énergie libérée par l'objet emballé peut théoriquement être extraite.

Cette idée a été confirmée expérimentalement par des scientifiques dans un article publié il y a quelques mois à peine, mais ce n'est pas le seul moyen proposé d'exploiter l'énergie d'un trou noir en rotation.

Le rayonnement de Hawking, basé sur le rayonnement mécanique quantique, est une autre voie connue sous le nom de processus de Blandford-Znajek, dans lequel l'énergie peut être extraite électromagnétiquement à travers un champ magnétique autour d'un trou noir.

Le magnétisme joue également un rôle central dans l'analyse de Commissiono et Asenjo - en particulier lorsque les lignes de force du champ magnétique se brisent et se réunissent dans l'ergosphère - mais il modifie également certaines idées du processus de Penrose.

Parce que les reconnexions magnétiques ont lieu en dehors de l'horizon des événements - les particules de plasma sont accélérées à des vitesses proches de la vitesse de la lumière dans deux directions différentes - un flux de plasma peut tomber dans l'horizon des événements et l'autre s'échappe.

Du point de vue du trou noir, la particule qui tombe sera dotée d'une quantité d'énergie négative. De l'extérieur du trou noir, la particule sortante aura une énergie positive qui peut être mise en œuvre.

En utilisant cette méthode, les fuites de flux de plasma à énergie ajoutée peuvent théoriquement servir de source pratiquement illimitée d'énergie libre tant que le trou noir continue de consommer du plasma d'énergie négative.

Nous avons calculé que le processus d'excitation au plasma peut atteindre un rendement de 150%, ce qui est beaucoup plus élevé que n'importe quelle centrale électrique fonctionnant sur Terre, explique Asenjo.

Il est possible d'atteindre des rendements supérieurs à 100% car les trous noirs laissent passer l'énergie, qui est donnée au plasma lorsqu'il quitte le trou noir.

S'il est peu probable que nous puissions un jour exploiter cette énergie de manière réaliste d'un point de vue pratique, cela ne signifie pas que la recherche est complètement inutile.

D'un point de vue astronomique, ce phénomène pourrait être à l'origine d'éclats de trous noirs, qui sont d'énormes rafales d'énergie de rayonnement qui vont dans l'espace.

Contrairement au processus de Blandford-Znajek, dans lequel l'extraction de l'énergie de rotation est effectuée à l'aide d'un mécanisme purement électromagnétique, le mécanisme d'extraction d'énergie décrit ici nécessite une inertie des particules non nulle, écrivent les auteurs.

Ce mécanisme diffère également du processus original de Penrose, car la dissipation de l'énergie magnétique est nécessaire pour former des particules à énergie négative. De toute évidence, tous les mécanismes extraient l'énergie de rotation du trou noir, alimentant le trou noir avec une énergie négative et un moment cinétique.

Les résultats sont présentés dans Physical Review D.