Bir Kara Delikten Enerji Çıkarabilir Miyiz?
28 Haziran 2020 28 Haziran 2020 Simge Kara
Dönen bir kara delik o kadar güçlüdür ki etrafındaki zamanı bile sürükler. Dolayısıyla karadeliklerin bir çeşit enerji kaynağı olarak kullanılıp kullanılamayacağını sormak doğaldır. 1969’da, Matematiksel Fizikçi Roger Penrose, bunu yapmak için “Penrose Süreci” olarak bilinen bir yöntem önerdi.
Yöntem sofistike uygarlıklar (uzaylılar veya gelecekteki insanlar) tarafından “karadelik bombalar” yaparak enerji toplamak için kullanılabilir. Bununla birlikte, böyle yapılması gereken fiziklerin bazıları şimdiye kadar deneysel olarak doğrulanmamıştı. Temel fiziği doğrulayan çalışmamız Doğa Fiziği’nde yayınlandı.
Olay ufku etrafında (hiçbir şeyin, hatta ışığın bile kaçamayacağı bir kara deliğin etrafındaki sınır) dönen bir kara delik “ergosfer” adı verilen bir bölge yaratır. Bir nesne ergosferin içine, bir kısmı kara deliğe düşerken diğeri kaçarak bölünecek şekilde düşerse, kaçan kısım kara delik pahasına etkin bir şekilde enerji kazanır. Böylece dönen bir kara deliğe nesneler veya ışık göndererek enerjiyi geri alabiliriz.
Fakat bu teori devam ediyor mu? 1971’de Rus fizikçi Yakov Zel’dovich ,onu Dünya’da test edilebilecek diğer dönen sistemlere çevirdi. Kara delik, enerjiyi emebilen bir malzemeden yapılmış dönen bir silindir haline geldi.
Zel’dovich, ışık dalgalarının silindirden enerji çıkarabileceğini ve güçlenebileceğini hayal etti. Bununla birlikte, amplifikasyon etkisinin çalışması için, bu dalgaların onları spiral şeklinde büken “açısal momentum” adı verilen bir şeye sahip olması gerekir.
Bükülmüş ışık dalgaları böyle bir silindire çarptığında, “Doppler kayması” adı verilen bir şey yüzünden frekansları değişmelidir. Büyük olasılıkla bir ambulans sireni dinlerken bunu yaşadınız. Size doğru hareket ettiğinde, sizden uzaklaştığından daha yüksek bir perdeye sahiptir – seyahat yönü ses perdesini değiştirir. Benzer şekilde, dönme hızındaki değişiklikler bir ışık dalgasının algılanan frekansını değiştirir.
Silindir yeterince hızlı dönerse, değiştirilen dalga frekansı negatif olacak şekilde düşmelidir (bu sadece dalganın ters yönde döndüğü anlamına gelir).
Pozitif frekans dalgaları, silindir tarafından kısmen emilmeli ve enerji kaybedilmelidir. Ancak negatif frekans dalgaları bu kaybı kazanca dönüştürür ve bunun yerine silindir tarafından güçlendirilir. Tıpkı Penrose’un kara deliğinden kaçan nesne gibi, rotasyondan enerji çıkaracaklardı.
Zeldovich’in teorisini test etmek basit görünebilir. Ancak dönen nesnenin, dalgalarla aynı veya daha yüksek frekansta dönmesi gerekir. Saniyede yüzlerce trilyon kez frekansta salınan görünür ışık dalgalarını yükseltmek için, bugün mekanik olarak mümkün olan her şeyden emici bir nesneyi milyarlarca kez daha hızlı döndürmeniz gerekir.
Işık saniyede yaklaşık 300 milyon metre hareket eder. Teorinin test edilmesini kolaylaştırmak için, kabaca milyon kat daha yavaş giden ses dalgalarını kullanmayı seçtik yani emicinin bu kadar hızlı dönmesi için ihtiyacımız yoktu.
Bükülmüş bir ses dalgası oluşturmak için, hepsi aynı frekansta yayılan ancak biraz farklı zamanlarda başlayan bir hoparlör halkası kullandık, böylece ses bir spirali izler. Dönen emicimiz için motora takılan bir parça ses emici köpük kullandık. Köpüğün içine yerleştirilen mikrofonlar, sesi dönen emici ile etkileşime girdikten sonra kaydetmemizi sağladı.
Köpük yavaşça (düşük bir frekansta) yayıldığında, kaydettiğimiz sesin daha sessiz olduğunu çünkü köpük tarafından emildiğini tespit ettik. Ancak köpüğü Doppler için yeterince hızlı döndürdüğümüzde, ses dalgalarının frekansını negatif hale getirecek kadar kaydırır, ses daha yüksek hale gelir.
Bu sadece ses dalgasının dönen emicimizden enerji aldığı ve sonunda 50 yıllık teoriyi kanıtladığı anlamına gelebilir.
Kara delik bomba
Bütün bunlar elbette, Penrose’un enerji çıkarma fikrinin aslında bir kara delik için işe yarayacağını açıkça doğrulamaz. Daha ziyade deneylerimiz, dalga frekanslarının enerji kaybetmekten ziyade kazanılan dalgalarda pozitiften negatif sonuçlara kaydırıldığını göstererek sezgisel altta yatan fiziği doğrular.
Dönen bir kara delikten enerji çıkarmaya yakın bir yerde olmamakla birlikte, bu çok gelişmiş bir uzaylı medeniyeti ya da uzak gelecekte kendi medeniyetimiz tarafından yapılamayacağı anlamına gelmez. Böyle bir medeniyet, karadelik etrafında onunla birlikte dönen bir yapı inşa edebilir ve daha sonra asteroitleri, hatta elektromanyetik dalgaları içine daha fazla enerji ile yansıyacak olanları düşürebilir.
Daha da iyisi, kara deliği yansıtan bir ayna kabuğu ile tamamen çevreleyerek kara delik bombası oluşturabilirlerdi. Karadeliğin içine parlatılmış ışık, yükseltilmiş olarak geri dönecek ve daha sonra ayna tarafından tekrar yükseltilecek olan kara deliğe geri yansıyacaktır.
Kaçak bir patlamada enerji katlanarak artacaktır. Ancak bu güçlendirilmiş ışığın bir kısmını bir delikten kabuğundan dışarı bırakarak, süreci kontrol edebilir ve esasen sınırsız enerji üretebilirsiniz.
Bu hala bilim kurgu olmasına rağmen, evrenin öldüğü ve galaksilerin ve yıldızların tek kalıntılarının kara delik olduğu çok uzak bir gelecekte, bu yöntem herhangi bir medeniyetin hayatta kalması için tek umut olacaktır. Bu, tamamen siyah bir gökyüzünde parlak, parlayan, muazzam, yalıtılmış enerji kaynaklarına sahip bir evren olurdu.
Uzayenerji, kara delik
Previous Previous post: Yeni Hibrit Motorlu Biyo-Bozunur Nanomotorlar Hastalıklı Dokuya İlaç Taşıyacak
Next Next post: Karaciğer Kanseri Tedavisinde Etkili Yeni Bir Enzim Bulundu