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Pourrions-nous exploiter l’énergie des trous noirs?

by Nouvelles

Newswise – Une prédiction remarquable de la théorie de la relativité générale d’Einstein – la théorie qui relie l’espace, le temps et la gravité – est que les trous noirs en rotation ont d’énormes quantités d’énergie disponibles pour être exploitées.

Au cours des 50 dernières années, les scientifiques ont essayé de trouver des méthodes pour libérer ce pouvoir. Le physicien Nobel Roger Penrose a émis l’hypothèse qu’une désintégration de particules pourrait tirer de l’énergie d’un trou noir; Stephen Hawking a proposé que les trous noirs puissent libérer de l’énergie par émission de mécanique quantique; tandis que Roger Blandford et Roman Znajek ont ​​suggéré le couple électromagnétique comme principal agent d’extraction d’énergie.

Maintenant, dans une étude publiée dans la revue Examen physique D, les physiciens Luca Comisso de l’Université Columbia et Felipe Asenjo de l’Université Adolfo Ibanez au Chili, ont trouvé une nouvelle façon d’extraire l’énergie des trous noirs en brisant et en rejoignant les lignes de champ magnétique près de l’horizon des événements, le point à partir duquel rien, pas même la lumière, ne peut échapper à l’attraction gravitationnelle du trou noir.

«Les trous noirs sont généralement entourés d’une« soupe »chaude de particules de plasma qui transportent un champ magnétique», a déclaré Luca Comisso, chercheur à l’université de Columbia et premier auteur de l’étude.

“Notre théorie montre que lorsque les lignes de champ magnétique se déconnectent et se reconnectent, de la bonne manière, elles peuvent accélérer les particules de plasma en énergies négatives et de grandes quantités d’énergie du trou noir peuvent être extraites.

Cette découverte pourrait permettre aux astronomes de mieux estimer la rotation des trous noirs, générer les émissions d’énergie des trous noirs et pourrait même fournir une source d’énergie pour les besoins d’une civilisation avancée, a déclaré Comisso.

Comisso et Asenjo ont construit leur théorie sur le principe que la reconnexion des champs magnétiques accélère les particules de plasma dans deux directions différentes. Un flux de plasma est poussé contre la rotation du trou noir, tandis que l’autre est propulsé dans la direction de la rotation et peut échapper aux griffes du trou noir, qui libère de l’énergie si le plasma avalé par le trou noir a une énergie négative.

“C’est comme si une personne pouvait perdre du poids en mangeant des bonbons avec des calories négatives”, a déclaré Comisso, qui a expliqué que essentiellement un trou noir perd de l’énergie en mangeant des particules d’énergie négative. “Cela peut sembler étrange”, a-t-il dit, “mais cela peut arriver dans une région appelée ergosphère, où le continuum de l’espace-temps tourne si vite que chaque objet tourne dans la même direction que le trou noir.”

À l’intérieur de l’ergosphère, la reconnexion magnétique est si extrême que les particules de plasma sont accélérées à des vitesses approchant la vitesse de la lumière.

Asenjo, professeur de physique à l’Universidad Adolfo Ibáñez et co-auteur de l’étude, a expliqué que la vitesse relative élevée entre les flux de plasma capturés et s’échappant est ce qui permet au processus proposé d’extraire des quantités massives d’énergie du trou noir.

“Nous avons calculé que le processus de mise sous tension du plasma peut atteindre un rendement de 150 pour cent, bien plus élevé que n’importe quelle centrale électrique fonctionnant sur Terre”, a déclaré Asenjo. “Atteindre une efficacité supérieure à 100 pour cent est possible parce que les trous noirs fuient de l’énergie, qui est donnée gratuitement au plasma s’échappant du trou noir.”

Le processus d’extraction d’énergie envisagé par Comisso et Asenjo pourrait déjà fonctionner dans un grand nombre de trous noirs. C’est peut-être ce qui est à l’origine des éruptions de trous noirs – de puissantes rafales de rayonnement pouvant être détectées depuis la Terre.

“Notre connaissance accrue de la façon dont la reconnexion magnétique se produit à proximité du trou noir pourrait être cruciale pour guider notre interprétation des observations actuelles et futures des trous noirs par le télescope, comme celles du télescope Event Horizon”, a déclaré Asenjo.

Bien que cela puisse ressembler à de la science-fiction, l’extraction de l’énergie des trous noirs pourrait être la réponse à nos futurs besoins en énergie.

“Dans des milliers ou des millions d’années, l’humanité pourra peut-être survivre autour d’un trou noir sans exploiter l’énergie des étoiles”, a déclaré Comisso. “C’est essentiellement un problème technologique. Si on regarde la physique, rien ne l’empêche.”

L’étude, Reconnexion magnétique comme mécanisme d’extraction d’énergie à partir de trous noirs en rotation, a été financée par l’initiative Windows on the Universe de la National Science Foundation, la NASA et le Fonds national chilien pour le développement scientifique et technologique.

Vyacheslav (Slava) Lukin, directeur de programme à la NSF, a déclaré que la Fondation avait pour objectif de catalyser de nouveaux efforts théoriques basés sur des observations aux frontières dans des installations telles que l’EHT, réunissant la physique théorique et l’astronomie d’observation sous un même toit.

“Nous attendons avec impatience la traduction potentielle d’études apparemment ésotériques de l’astrophysique des trous noirs dans le domaine pratique”, a déclaré Lukin.

«Les idées et les concepts abordés dans ce travail sont vraiment fascinants», a déclaré Vyacheslav (Slava) Lukin, directeur de programme à la National Science Foundation. Il a déclaré que la NSF vise à catalyser de nouveaux efforts théoriques basés sur des observations de frontière, réunissant la physique théorique et l’astronomie d’observation sous un même toit.

“Nous attendons avec impatience la traduction potentielle d’études apparemment ésotériques de l’astrophysique des trous noirs dans le domaine pratique”, a-t-il ajouté.

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