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據說外星人以黑洞為能源?你相信嗎?反正我信了
2023/08/16

外星人可能從黑洞中獲取能量,我們也許可以由此發現他們

圖解:行星表面看黑洞的藝術構想

科學家們表示,外星人可能正在從黑洞中獲取能量,我們也許可以藉此發現外星人。

正如發表在《PRD》雜志上的一項新研究所提出的一樣,盡管黑洞內部的引力強到使物質和能量無法逃逸,但外星人收集能量的技術依然可能會在一些自旋的黑洞的視界之外留下痕跡。并且,此過程也可以解釋一些耀斑(一種熾熱的帶電等離子體)的成因,畢竟科學家們已經在黑洞周圍被嚴重扭曲的時空中觀測到了耀斑。

目前對人類來說,從黑洞中獲取能量只是科幻小說中的一個想法。實際上,即便是離我們最近的黑洞,其和我們的距離也被認為是超過1000光年的,這是個我們花一輩子時間也不可能抵達的遠方。盡管如此,只要天體物理學家們能夠找到一種從黑洞這種宇宙巨獸中開采能量的方法,那麼這就可能會成為一個擁有足夠先進技術的文明的近乎無限的能源。

紐約哥倫比亞大學的天體物理學家盧卡·科米索(Luca Comisso)是這項研究的共同作者。他表示,這項研究的下一步將是弄清楚在遙遠的觀察者看來,外星人從黑洞中提取能量的樣子。

他告訴《現場科學(Live Science)》雜志,這樣做將使地球人有可能探測到遙遠的外星文明。

「我們在這篇論文中只做了紙面的物理學演算,」他說,「但我現在正在與我的一位同事合作,將其應用于現實,為尋找文明去試圖回答你需要尋找什麼樣的信號。」

自旋的黑洞

這是近50年來第四次提出從自旋的黑洞中吸取能量的新方法。在這些研究中,最著名的是著名物理學家羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)1969年的一項研究,他因研究黑洞而于2020年獲得諾貝爾物理學獎。

他提出了一種被稱為「彭羅斯過程(the Penrose process)」的機制。在這種機制中,一個粒子就在以接近光速旋轉的黑洞旁邊一分為二。然后,所分裂出的一個粒子穿過黑洞的能層(ergosphere,即黑洞視界外的時空被嚴重扭曲的區域),然后落入黑洞本身。

科米索說:「黑洞旋轉得很快,它像漩渦一樣拖著周圍的時空旋轉。」

根據計算,落入能層的物體可能具有負的能量值,這在宇宙其他地方是不可能的。科米索說:「這是唯一可能發生這種情況的狹小區域。」

他說,因為向黑洞中添加負能量的粒子相當于從黑洞中提取能量,所以外星人可以通過捕獲擺脫了黑洞引力的另一個粒子來有效地利用黑洞的能量。「這就像給黑洞注入負的能量一樣。」

黑洞周圍的吸積盤通常是由品質巨大、溫度極高的物質組成的,大多數黑洞都由吸積盤環繞,且吸積盤中可以產生大量等離子體。在彭羅斯最初的研究中,他只考慮了一個分裂成兩個的粒子,而最新的研究則考慮了這些吸積盤中產生的,幾乎像天體一般的等離子體。因為等離子體中有大量的粒子,它們可以相應地產生巨大的能量。

科米索說,理論上,黑洞也會隨著時間的推移而「蒸發」,即釋放出霍金輻射(物理學家史蒂芬·霍金提出的量子力學概念),但這個過程太微弱,目前還無法探測到。

磁重聯理論

科米索的合著者費利佩·阿森喬(Felipe Asenjo)是智利圣地亞哥阿道夫·伊瓦涅斯大學的天體物理學家。他認為,從自旋的黑洞中提取能量的等離子體是由「磁重聯(magnetic reconnection)」事件產生的。黑洞視界外的強磁場在「磁重聯」事件中,其磁感線將纏繞、斷裂并重新結合。

科米索說,在像太陽這樣的恒星表面,通常可以看到磁重聯現象,在那里,磁重聯會釋放出大量能量,產生等離子體耀斑,并向外噴發。

他說,正如恒星上產生的等離子體耀斑物質最終會落回恒星或射向太空,自旋的黑洞外的等離子體也會如此,但是黑洞的能層導致回落的等離子體只攜帶負能量,而其射向太空的等離子體則攜帶有相當于從黑洞本身獲得的額外能量。

這項新研究對1977年天體物理學家羅杰·布蘭福德(Roger Blandford)和羅曼·茲納杰克(Roman Znajek)提出的從黑洞中提取能量的理論產生了挑戰。他們認為,自旋的黑洞附近的磁場不會發生磁重聯,但會在逃逸的等離子體流中產生額外的角動量——一種「電磁力矩」

科米索說,新理論和布蘭德福德·茲納杰克理論現在都可以進行實驗測試,以確定從旋轉黑洞中提取能量最有效的方法。

「未來,人們將對這兩種情況進行超級計算機模擬,并可能進行比較,」他說,「但目前尚不清楚結論。」

他說,無論哪種理論被證明是正確的,這都可以幫助天文學家更好地估計黑洞的自旋速度,并定量計算出等離子體流在其視界附近釋放的能量。

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