Černé díry? Podle astrofyziků z Opavy jde o budoucí gigantický zdroj energie

Současné znalosti fyzikálních vlastností černých děr dokládají, že se tyto objekty otáčejí okolo své osy velmi rychle a jsou tak doslova zásobárnou značného množství tzv. rotační energie. U typické supermasivní černé díry mluvíme o energii přibližně 1055 Joulů, což je stobilionkrát více, než kolik energie je v daném okamžiku potřeba na celé Zemi.

Opavští astrofyzici Martin Kološ, Arman Tursunov a Zdeněk Stuchlík se teoreticky zabývají tím, že by černé díry mohly právě fungovat jako obří zdroj energie. Základem je podle nich předpoklad, že lze čerpat energii z okolí černé díry, přičemž nejúčinnější by to mělo být u těch supermasivních.

Zmínění vědci konkrétně předpokládají, že danou energii z okolí černé díry lze extrahovat, a to tzv. magnetickým Penroseovým procesem.

Již v roce 1969 zjistil britský fyzik Roger Penrose, čerstvý nositel Nobelovy ceny za fyziku, že v okolí rotující černé díry se dá získat obrovské množství energie díky jevu známému jako „strhávání časoprostoru“. Tento jev nastává i v okolí naší planety, avšak v porovnání se supermasivní černou dírou je prakticky zanedbatelný.

„Roku 1977 fyzici Roger Blandford a Roman Znajek přišli s teorií, že energii může poskytnout rotující černá díra v magnetickém poli. Linie magnetického pole se vlivem strhávání časoprostoru zkroutí a vytvoří efektivní elektrický náboj. Jak se náboj vybíjí, rotační energie černé díry se extrahuje ven,” popsal astronom Petr Horálek, který má na starosti informování o projektech Fyzikálního ústavu Slezské univerzity.

Pozdější studie podle něj ukázaly, že jde o vysoce účinný proces, s účinností dokonce přesahující 100 procent i pro slabá magnetická pole. A jak výpočetní technika pokročila, vědci vložili své komplikovanější modely do výkonnějších počítačů – a výsledky potvrdily možnost extrahovat energii v okolí černých děr s účinností mnohem vyšší než 100 procent.

Podle odborníků nejde o „perpetuum mobile“ vytvářející energii z ničeho. „Energie je částici dodávána na úkor rotační energie černé díry, jež je tímto procesem odčerpávána a rotace černé díry adekvátně zpomalena. Magnetické pole má roli katalyzátoru umožňujícího odčerpání rotační energie. Magnetizované supermasivní černé díry tedy fungují jako gigantické urychlovače částic,” vysvětlují experti z Opavy.

Podle tuzemských vědců funguje extrakce energie z černé díry ve třech základních režimech účinnosti: nízký, střední a ultra.

V nízkém režimu se účinnost extrakce energie shoduje s účinností původního Penroseova procesu, přičemž dosahuje maximálně pouze 21 procent. V mírném režimu se uvažuje předpoklad Brandforda a Znajeka a účinnost je již několik set procent.

Ultraefektivní režim těžby energie může nastat u supermasivních černých děr. U nich lze přesáhnout stovky bilionů procent účinnosti. Za typickou superhmotnou černou díru si fyzici představují takovou, kterou lze najít ve středech většiny galaxií. Má hmotnost miliard hmotností Slunce a je obklopena magnetickým polem přibližně 10-100 tisíckrát silnějším než na povrchu Země.

Třetí režim by mohl být v budoucnu klíčovým procesem těžby rotační energie černé díry a napájení zdrojů vysoké energie či napájením pohonů kosmických lodí.

„Současné využití je vesměs nulové, je to futuristická záležitost,” doplnil pro Novinky Horálek. Je třeba mít podle něj na paměti, že lidstvo se technologicky velmi vyvíjí a nedávný úspěch cesty na Mars je jen začátkem výrazně větších ambicí – cestování vesmírem.

„Jakmile to bude technicky realizovatelné, právě černé díry budou moci sloužit jako jakési kosmické čerpací stanice. To už tady asi dávno nebudeme, ale třeba už za sto let bude tento výzkum opavských fyziků velmi důležitý v praxi.

Dá se na to dívat i jako kdysi na Einsteinovu teorii relativity. Před 100 lety, kdy s ní Einstein přišel, to byla věc, která se tehdejšího lidstva vůbec nedotýkala. Dnes její důsledky využíváme denně – např. pro korekce údajů v GPS navigacích (družice obíhají Zemi velmi rychle, navigace musí brát v potaz relativistické důsledky jejich pohybu),” vysvětlil.

Navrhovaný proces navíc přímo souvisí s různými vysoce energetickými jevy, které dnes vědci zkoumají mj. v Evropském centru pro jaderný výzkum (CERN) ve švýcarské Ženevě.

Čeští výzkumníci tak tvrdí, že pokud by se to v budoucnu podařilo ke zdroji energie v okolí černých děr „napojit“, měli bychom přístup k alternativnímu zdroji energie nepoměrně překonávajícího všechny možnosti dosavadních zdrojů. I kdyby nic jiného, dané bádání podle nich alespoň ukazuje, že tyto obří černé díry nemusejí být až tak energeticky uzavřenými systémy, za jaké se dosud považovaly.