Gli scienziati del Lawrence Berkeley National Laboratory hanno scoperto come l'energia può essere estratta da un buco nero rotante per accelerare le particelle a velocità prossime alla luce. I risultati della simulazione hanno mostrato che il buco nero produce "energia negativa" attraverso il processo di Penrose, che accelera il corpo vicino all'orizzonte degli eventi. Questo è stato segnalato da Science Alert.
È noto che i buchi neri, che hanno un disco di accrescimento, generano getti (getti) di plasma relativistico che fuoriescono dai poli. Poiché il buco nero ha una potente attrazione, gli scienziati hanno sviluppato diverse ipotesi sulla provenienza dell'energia, consentendo ai getti di lasciare il campo gravitazionale. Si ritiene che un buco nero rotante abbia una regione speciale dello spazio-tempo: l'ergosfera, che si trova tra l'orizzonte degli eventi e il limite statico, cioè il confine al di sotto del quale il corpo non può più essere a riposo e si muove verso la rotazione del buco nero.
Nell'ergosfera avvengono processi che permettono al corpo di estrarre l'energia rotazionale del buco nero per darsi un'accelerazione sufficiente. Secondo il processo Penrose, il corpo può dividersi in due parti, una delle quali deve cadere oltre l'orizzonte degli eventi. Se due frammenti hanno determinate velocità, una posizione speciale l'uno rispetto all'altro e volano lungo le traiettorie corrette, la caduta di un frammento trasferisce l'energia dell'altra parte, maggiore dell'energia che il corpo possedeva originariamente. Ad un osservatore esterno, sembra che il corpo fosse diviso in una parte con energia positiva e una parte con "energia negativa", che, cadendo oltre l'orizzonte, diminuisce il momento angolare del buco nero. Di conseguenza, il primo frammento vola fuori dall'ergosfera, "prendendo" l'energia di rotazione del buco nero.
Un altro meccanismo, chiamato processo di Blanford-Znaek, è fornito dal campo magnetico che crea il disco di accrescimento. Richiede anche un'ergosfera, dove si verificano un campo elettrico e una differenza di potenziale tra l'equatore e i poli del buco nero. In altre parole, un buco nero ricorda in qualche modo un generatore unipolare, ma questo processo richiede la presenza di cascate di coppie elettrone-positrone.
I risultati della simulazione hanno mostrato che entrambi questi processi avvengono nell'ergosfera di un buco nero. Gli scienziati hanno simulato il comportamento di un plasma, in cui le collisioni di particelle non giocano un ruolo speciale, in presenza di un forte campo gravitazionale generato da un buco nero. Di conseguenza, nel sistema hanno cominciato ad apparire elettroni e positroni, che hanno contribuito alla generazione di energia nel campo elettromagnetico, emesso sotto forma di getti. Nel frattempo, alcune particelle, a quanto pare, hanno rallentato la rotazione del buco nero, cadendo oltre l'orizzonte degli eventi, cioè avevano "energia negativa", secondo il processo di Penrose. Tuttavia, la frazione di energia recuperata in questo modo era molto piccola.