Anglický fyzik a držitel Nobelovy ceny Roger Penrose v roce 1971 navrhl postup, s nímž by bylo možné získat energii z rotující černé díry. Tento postup zahrnuje stavbu konstrukce kolem akrečního disku černé díry, kde je hmota padající do černé díry urychlována na rychlosti blízké rychlosti světla, čímž se uvolňuje energii v širokém rozmezí elektromagnetického spektra.
Od té doby vědci občas používají tento scénář, známý jako Penrose Process v úvahách o technologicky pokročilých civilizacích a jejich zdrojích energie. Podle některých názorů by bylo možné po takových případech pátrat a využít je jako technosignaturu v pátrání po pokročilých civilizacích.
K jejich zastáncům patří i známý snílek z Harvard University Avi Loeb, který nedávno zveřejnil hypotézu černoděrového měsíce (Black Hole Moon). Podle Loebovy představy by pokročilá civilizace na potulné planetě (rogue planet) mohla mít na orbitě černou díru, tedy vlastně měsíc v podobě černé díry a využívat její energii.
Pro tento účel by postačila skromná černá díra o hmotnosti „pouhých“ 100 tisíc tun (10 na 11 gramů). Pokud by taková černá díra byla ponechána svému osudu, za pozemský rok a půl by se vypařila Hawkingovým zářením. Loeb ale zná řešení. Dotyčnou černou díru by udrželo při životě, kdyby mohla polykat asi 2,2 kilogramu hmoty za sekundu. Na oplátku může nabídnout prakticky nekonečný zdroj energie.
Jak říká Loeb, černá díra je vlastně nejvíce efektivní strojem, s nímž se setkal. Hmota, která padá na černou díru, by měla být beze zbytku přeměněna na Hawkingovo záření. Vědci znají jenom jeden další mechanismus, který přemění hmotu na záření se 100procentní účinností – anihilaci hmoty s antihmotou.
Loeb je, jak je jeho zvykem, ve svých úvahách rafinovaný. Jeho černá díra o hmotnosti 100 tisíc tun by mohla nepřetržitě dodávat 40 biliard (40 krát 10 na 15) wattů. Palivem by pro ni přitom mohl být odpad. Lidstvo ročně vyprodukuje asi 1,92 miliard tun odpadu. S tím by bylo možné krmit zmíněnou černou díru déle než 437 milionů let. Otázkou samozřejmě je, jak takovou černou díru vyrobit. Hvězdná civilizace (typ II. Kardašovovy škály) by to měla zvládnout, extrémním stlačením hmoty.
Jak je u Loeba zvykem, jde o extrémně spekulativní záležitost. Pokud by ale měl Loeb pravdu, pak bychom takový svět mohli odhalit na dálku. Kolem potulné planety by obíhal měsíc, který by byl zdrojem gama záření, a tato podivná soustava by neměla žádnou hvězdu. Nemusela by to přitom být přímo „syntetická“ černá díra. Zdatná civilizace by mohla ulovit a „zapřáhnout“ primordiální černou díru, pokud tedy v našem světě existují.
Video: Could we steal the power of a black hole? - Fabio Pacucci
Literatura
Infrateleskopy mohou najít megakonstelace satelitů do pár set světelných let
Autor: Stanislav Mihulka (07.05.2021)
Nejtemnější vysvětlení Fermiho paradoxu představuje hypotéza Berserk
Autor: Stanislav Mihulka (23.11.2022)
Prozradí se vyspělé kosmické civilizace kvantovými počítači z černých děr?
Autor: Stanislav Mihulka (16.02.2023)
Mohli bychom využívat miniaturní černé díry jako zdroje elektřiny?
Autor: Stanislav Mihulka (28.11.2023)
Diskuze:
Civilizace velikosti švestky z Hujerovy zahrádky
Florian Stanislav,2024-08-29 09:52:18
Schwarzschildův poloměr r=2GM/c^2
=2*(0,0000000000667)*100000000/((300000000)*(300000000))=1,5E-19 [m].
To je podstatně menší než velikost protonu.
Slunce
Zářivý výkon 3,86E+26 W, vzdálenost 1,5E+11 m, solární konstanta v blízkosti Země
=3,86E+26/((4*3,14*(1,5E+11*1,5E+11)) =1366 W/m2
Černá díra
Zářivý výkon 4E+16 W, vzdálenost dáme 2,16E-2 m ( = 2 centimetry !)
pak pro stejnou "měsíční černoděrovou kostantu"
=4E+16/((4*3,14*(2,16E-2*2,16E-2)) =1366 W/m2
Závěr : Civilizace bude ve vzdálenosti 2 cm od černé díry mít stejný výkon W/m2 jako naše ze Slunce.
Čili civilizace bude velikosti švestky z Hujerovy zahrádky.
Re: Civilizace velikosti švestky z Hujerovy zahrádky
Florian Stanislav,2024-08-29 19:06:44
Ve výšce 2 cm nad povrchem nemůže nic obíhat z mnoha důvodů ( nerovnosti, atmosféra, zakřivení obzoru Země kulaté by ze 2 cm výšky vcelku nic neosvítilo).
Předpoklad v článku, že pádem do černé díry se všechna (100%) hmota přemění na energii mi hlava nebere, přece část hmoty padá dovnitř za horizont události.
Předpokládejme potulnou planetu blízkou Zemi ( velikost, hmotnost, atmosféra - ta díky skleníkovým plynům přidává asi 33°C z -18°C na +15°C.)
Denní družice jsou ve výšce 36 000 km, kde lze předpokládat skoro nulový odpor atmosféry. Snad i to, že tam černá díra nepožere postupně atmosféru, takže by ji nebylo třeba krmit. Ale život bez atmosféry asi těžko.
Průřez Země je 3,14*R*R =1,28E+14 m2.
Solární konstanta v blízkosti Země je 1366 W/m2.
Bodová černá díry by musela vyzařovat ve směru k Zemi
1366*1,28E+14 =1,74E+17 W. Pak rozprostřeno na plochu průřezu 1,28E+14 m2 bude 1366 W/m2.
1,74E+17 W by ještě šlo, článek píše o výkonu černé díry 40E+15 W.
Jenomže černá díra vyzařuje všesměrově ze vzdálenosti 36 000 km je povrch této koule je 4E+21 m2, tedy 32 milionkrát větší, jak průřez Země.
Takže celkový výkon černé díry ve vzdálenosti 36 000 km by musel být
1,74E+17 *3,2E+7 = 5,6E+24 W, z toho 1,74E+17 W by šlo k povrchu Země.
Nevím, jestli jsme něco nepochopil a počítal správně, ale nevychází jako podmínky pro život na potulné planetě s černoděrovým měsícem vůbec nic.
Zářivý výkon Slunce je 3,83E+26 W.
Re: Re: Civilizace velikosti švestky z Hujerovy zahrádky
F M,2024-08-30 00:48:23
Koukněte na ten druhý odkaz pod článkem. Je to jen krátký článeček ne výzkum: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ad6e7a
Ťukám to na mobilu, takže z hlavy slepím maximálně převody jednotek (snad)
Bere hmotnost 10E11 gramu, ve výšce 1500km s oběžnou dobou cca 1,5h. Nevím co by to dělalo v atmosféře/hydrosféře. Mělo by to zajistit na povrchu 1.4 × 106 erg s−1 cm−2 (1400W/m2)
"s vrcholem Hawkingova záření emitovaného v γ -paprscích" "Tyto fotony by byly přepracovány hmotou v okolním akrečním disku, stejně jako atmosférou planety a skalnatým povrchem, na nízkoenergetické záření a teplo, které by mohly zásobovat energetické potřeby hostitelské civilizace."
"Tato numerická shoda umožňuje ukládat hmotu do černé díry díky její přitažlivé gravitaci navzdory odpudivé radiační síle z Hawkingova záření." (Tohle jsem dost upravil, ale zděl by mělo být jasné)
Výpočty tam k tomu jsou, poměrně stravitelné.
Re: Re: Re: Civilizace velikosti švestky z Hujerovy zahrádky
Florian Stanislav,2024-08-30 08:49:57
Ten odkaz vypadá dobře. Černá díra (nad planetou podobnou Zemi) hmotnosti 1E+11g = 100 000 tun jako v článku, ve výšce 1500 km by měla mít Hawkingovým zářením svítivost 1E-10 svítivosti Slunce.
Zvoleno je to jasně a jednoduše, vzdálenost zdroje je 100 000 krát menší ( 1 500 km proti 150 000 000 km) a svítivost tedy stačí
10 000 000 000 krát menší.
Tím se snad řeší potíž s vyjadřováním výkonu ve wattech a ozáření ve W/m2 , kdy jen malá část dopadá ve světelném kuželu na planetu.
Přeměnu hmoty na energii Hawkingovým zářením uvádí blízkou 100%.
Re: Re: Re: Re: Civilizace velikosti švestky z Hujerovy zahrádky
Martin Novák2,2024-08-30 16:00:35
Přeměna hmoty je 100% protože oni nepřeměňují tu hmotu :-)
Černá díra se přirozeně vypařuje a oni jen doplňují množství hmoty které se vypařilo aby se nezmenšovala. Energie by se uvolňovala tak jako tak.
Dopadne ta hmota do ciernej diery?
Radoslav Pořízek,2024-08-27 12:00:08
Vedel by niekto zo znalych sa vyjadrit, ci je taketo krmenie cierne diery hmotou vobec prakticky mozne?
Cas hmoty padajucej do ciernej diery sa bude spomalovat a na horizonte udalosti sa uplne zastavi. Pokial cierna diera nezvacsi svoju velkost (podla navrhu ma byt nemenna), tak hmota v nasej pozorovacej sustave nikdy nespadne do ciernej diery.
Minimalne mi pride, ze aby sa to relativisticky dorovnalo na tie 2kg, bolo by tam realne treba hadzat podstatne viac hmoty.
> Anglický fyzik a držitel Nobelovy ceny Roger Penrose v roce 1971 navrhl postup, s nímž by bylo možné získat energii z rotující černé díry.
Je to napisane, ako keby z nerotujucej ciernej diery sa energia tymto sposobom ziskat nedala. Pritom podla man staci, aby rotoval akrecni disk, cierna diera nemusi.
Re: Dopadne ta hmota do ciernej diery?
Anton H,2024-08-27 15:41:42
Splynutie hmoty dvoch čiernych dier, alebo čiernej diery a neutrónovej diery pozoruje aj vonkajší pozorovateľ. Dôkazom je pozorovanie gravitačných vĺn, ktoré zanikajú splynutím oboch hmôt v reálnom čase. Nie je teda pravda, že pre vonkajšieho pozorovateľa sa čas na horizonte "zastaví" a žiadna hmota neprejde horizontom. Takéto úvahy vychádzajú len vákuového riešenia Einsteinovej rovnice, čo je Schwarzschldovo riešenie.
V prípade primordiálnej čiernej diery s polomerom horizontu Rg = 1E-19m by bol polomer akreačného disku disku cca 3Rg, teda 3E-19m. To sa už ale pohybujeme v oblasti kvantovej mechaniky, (kde poloha a hybnosť sú viazané Heisenbergovým vzťahom neurčitosti) a nie v kontexte Einsteinovej Obecnej teórie relativity.
Re: Re: Dopadne ta hmota do ciernej diery?
Radoslav Pořízek,2024-08-28 14:01:03
Z pozorovania pohlcovania hmoty ciernou dierou nevyplyva, ze sa na horizonte nemoze zastavit cas.
Ja som nepocul nic o tom, ze by zastavenie casu na horizonte udalosti pre vonkajsieho pozorovatela nebola pravda.
Co som zacul, tak pohltenie hmoty na horizontu udalosti sa daje sposobom, ze cierna diera zvysi svoju velkost (napriklad pohltenim ziarenia), a tym sa hmota dostane pod horizont udalosti.
Kvantove rozmery to komplikuju, mna teda skor zaujimalo, ako by to vyzeralo zo sutrom hodenym do ciernej diery velkosti napriklad Rg = 1 meter.
Re: Re: Re: Dopadne ta hmota do ciernej diery?
F M,2024-08-28 21:45:09
Záleží pro koho a jak moc to chcete komplikovat.
S tím šutrem, podle mého nejlepšího vědomí a svědomí, u klasické Schwarzschildovy (nerotující) ČD, bez balastu okolo (disk), z pohledu toho šutru: by prostě do té ČD zahučel (bod), tedy předtím by ho roztrhaly slapové síly (nějaký objem;spagetizace https://en.wikipedia.org/wiki/Spaghettification), které by u takhle maličké ČD byly obrovské a ještě by se to potom komplikovalo s tou vzdáleností a různými "časovými pásmy" pro různé části, takže z každé části by se to jevilo trochu jinak.
Z vnějšku by se to jevilo že začátku podobně jen s tím, že "nulový bod" pro pozorování té dilatace by byl na základu (0) a neměnil se. Potom by se to přestalo dát pozorovat jak kvůli "zpomalování" tak i kvůli s tím spojeným rudým posunem (potom se do toho motají i Planckova délka a čas). V delší době pozorování by se ty původně vzdálenější (od ČD) části dostávaly dál rychleji než ty bližší a placatilo by se to. Ale jen pro toho vnějšího pozorovatele. Asi i pro ty více vnější části šutru při pohledu na ty části které jsou již blíže, sice jsem to nikde nečetl, ale nenapadá mě důvod proč by to tak nemělo být, kromě toho, že je ten materiál mezi neprůhledný, ale to je jen "lidský" problém.
Rotující vzdávám (minimálně zatím) spíše z časových důvodů jen sem dám pár odkazů
https://en.wikipedia.org/wiki/Rotating_black_hole a odtud na tu https://en.wikipedia.org/wiki/Kerr_metric "Zhruba řečeno, tento efekt předpovídá, že objekty, které se přiblíží k rotující hmotě, budou strženy, aby se podílely na její rotaci, nikoli v důsledku jakékoli aplikované síly nebo krouticího momentu, které lze cítit, ale spíše kvůli vířivému zakřivení samotného časoprostoru spojeného s rotujícími tělesy. V případě rotující černé díry se v dostatečně blízkých vzdálenostech musí všechny objekty – dokonce i světlo – otáčet s černou dírou; oblast, kde to platí, se nazývá ergosféra."
https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_process
Re: Re: Re: Re: Dopadne ta hmota do ciernej diery?
F M,2024-08-28 22:04:49
Ještě jsem sem chtěl dát jeden odkaz, přímo na tu první otázky, ale nemohu si vzpomenout na nějaký název, třeba to někdo doplní. V principu jde o to, že ta singularita (zastavení času nekonečnými hodnotami ve vzorci) na horizontu není skutečná, ale záleží na zvolených souřadnicích. Ale ta, pokud existuje, ve středu vychází vždy.
https://en.wikipedia.org/wiki/Event_horizon (je to o více věcech, ČD jsou trochu dále)
Re: Dopadne ta hmota do ciernej diery?
F M,2024-08-28 01:25:32
Na tu poslední otázku si troufnu odpovědět poměrně jistě. Nejde o to že by to nešlo u nerotující tam nebyl problém, ale rozšířilo se to i na ty rotující což je těžší dokázat. V tom originálním článku se počítá také s nerotující ČD.
To, že pro nás nic nikdy do ČD nespadne má pár případů kdy to neplatí, třeba ten "růst", ať již spojením nebo podstatným krmením, tam to sice přímo nepozorujeme, ale v principu se ta oblast horizontu dostane přes tu původní hranici. Teď má napadlo, že stejný mechanismus jako u Hawkingova záření by měl fungovat i obráceně a "tahat" ten materiál/částice pod horizont? Každopádně si myslím, že na tom kde přesně, motáme se stále na kvantových škálách, ta hmota bude, nemusí až tak záležet, důležité bude jen to, že tam bude.
Re: Dopadne ta hmota do ciernej diery?
Pavel Kaňkovský,2024-08-30 12:44:06
Diskuse o tom, zda hmota do černé díry spadne nebo ne, je trochu diskuse o ničem.
Pro vnějšího pozorovatele jsou samozřejmě události na horizontu událostí a pod něm neviditelné (= nejsou nikdy v jeho minulém světelném kuželu), to je v podstatě definice toho horizontu.
Na druhou stranu na samotném překročení horizontu není nic magického. Vnější pozorovatel to sice nikdy neuvidí, ale to, co vidět bude, se bude asymptoticky a dost rychle blížit cíli, od tvaru prostoročasu po pozorované záření včetně toho Hawkingova.
A propos, mám pocit, že se snad dokonce přišlo na to, že ze stejných předpokladů, kterými lze odvodit Hawkingovo vyzařování pro černé díry, lze odvodit, že vyzařovat musí všechny gravitační jámy.
No neviem
Macko Pu1,2024-08-26 07:29:26
Po havariach jadrovych elektrarni by som typoval, ze aj tu by vznikla havaria. A to asi nechces.
Re: No neviem
Martin Novák2,2024-08-26 20:39:42
Hlavně pozor na tsunami v Bavorsku, vypnuli si tam atomové elektrárny aby se nestala havárie jako ve Fukušimě.
Jak by to "krmili"
Martyn Moser,2024-08-26 07:16:31
Ona černá díra by měla rozměry cca 1,5x10-13
Jak by se do toho těmi odpadky trénovali?
Pominu drobné detaily jako že by se asi vypařila už při výrobě.
A primordiální černá díra by buď byla velká (aby přežila doteď), ale pak moc nevyzařuje, anebo malá a vypařená.
Re: Jak by to "krmili"
Florian Stanislav,2024-08-26 10:06:02
Schwarzschildův poloměr r=2GM/c^2
=2*(0,0000000000667)*100000000/((300000000)*(300000000))=1,5E-19 [m].
Hypotéza založená na hypotézach
Anton H,2024-08-25 16:41:07
Hawkingovo žiarenie je zatiaľ len teóriou. Existencia primordiálnej čiernej diery je iba hypotézou. Ale ako matematické cvičenie, čo by bolo keby... , sa to dá akceptovať.
Re: Hypotéza založená na hypotézach
F M,2024-08-27 00:19:38
Taková pěkná sci-fi, pohádka, vtip (myšleno pozitivně, jsou tam žertovné složky). Je to zajímavé, protáhne to neurony, zkrátka pěkné.
Re: Hypotéza založená na hypotézach
Radoslav Pořízek,2024-08-27 20:06:29
Hawkingovo ziarenie je matematicky dokazana teoria, ktorej fyzikalne predpoklady su povazovane za preukazane.
Primodialne cierne diery je v prvom rade exremne tazke spozorovat na tak velke vzdialenosti. Hypotezou je to, ci sponatanne vnzikli vo vesmire, nie ci principialne mozu vzniknut.
Re: Re: Hypotéza založená na hypotézach
F M,2024-08-27 21:40:16
To Hawkingovo záření by mě také zajímalo jak je vnímáno profesionály, za nic jistého bych ho nepovažoval, stejně jako ten Unruhův jev se kterým je to provázáno. Minimálně je to závislé na tom jak ta ČD funguje na kvantových škálách v okolí horizontu a o tom se toho moc jistě neví.
Netvrdím, že rozumím víc než zlomku, ale koukněte sem, kapitola "Problems and extensions"
https://en.wikipedia.org/wiki/Hawking_radiation
Obě tyto tři věci (2+Unruh :-) "jen" vykukují z rovnic, z nichž se minimálně u některých počítá s tím, že nebudou/nemusí platit v těch extrémních podmínkách a je těžké, až současnými prostředky nemožné, je dokázat.
Asi by jsme měli otravovat někoho kdo tomu rozumí ať se k tomu vyjádří.
Re: Re: Re: Hypotéza založená na hypotézach
Radoslav Pořízek,2024-08-28 14:16:25
Wikipedia bohuzial toho vela neobsahuje. ;(
Pokial Hawking urobil matematicky dokaz, tak ten je isty.
Neiste mozu byt predpoklady dokazu, ci zodpovedaju realite. Ale co som pocul, tak predpoklady sa pokladaju za fyziklalne platne a prave naopak, Hawkingovo ziarenie je beznym testom spravnosti teorii kvantovej gravitacie.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
