[Programm zur kreativen Kultivierung] Ist es möglich, Energie aus einem Schwarzen Loch zu gewinnen?

Autor: Gou Lijun

Dieses Mal werden wir über die Energie von Schwarzen Löchern sprechen. Tatsächlich ist es möglich, Energie aus schwarzen Löchern zu gewinnen. Um die Energie Schwarzer Löcher zu verstehen, müssen wir jedoch zunächst über die Entstehung Schwarzer Löcher sprechen. Im Universum gibt es Sterne mit unterschiedlichen Massen. Einige haben etwa die gleiche Masse wie unsere Sonne, einige sind kleiner als unsere Sonne, einige sind größer als unsere Sonne und einige sind viel massereicher als unsere Sonne. Nach der bestehenden Theorie der Sternentwicklung wird der zentrale Teil eines Sterns zu einem weißen Zwerg, wenn ein Himmelskörper, der unserer Sonne ähnlich ist oder eine Masse von weniger als etwa dem Achtfachen der Sonnenmasse besitzt, stirbt. Diese Himmelskörper mit der 8- bis 20-fachen Masse der Sonne werden zu Neutronensternen, wenn sie schließlich sterben. Bei Himmelskörpern mit einer Anfangsmasse von etwa dem 20-fachen der Sonnenmasse kollabiert der zentrale Teil des Sterns schließlich und bildet ein schwarzes Loch. Schwarze Löcher entstehen, weil es keine bekannte Kraft gibt, die andere Himmelskörper stützt.

Schwarze Löcher können im Allgemeinen in Schwarzschild-Schwarze Löcher und Kerr-Schwarze Löcher unterteilt werden. Schwarzschild-Schwarze Löcher sind Schwarze Löcher, die sich nicht drehen, während Kerr-Schwarze Löcher schwarze Löcher sind, die sich drehen. Normalerweise gehen wir natürlich davon aus, dass die Energie, die das Schwarze Loch rotieren lässt, auf irgendeine Weise gewonnen werden kann. Wenn dies der Fall ist, können wir uns vorstellen, dass es bei einem Schwarzschild-Schwarzen Loch, also einem Schwarzen Loch, das sich nicht dreht, keine Energie geben sollte, die extrahiert werden kann. Dies ist jedoch nicht der Fall. Bei einem nicht rotierenden Schwarzen Loch dürften nach aktuellen Aussagen etwa 6 Prozent der Energie entnehmbar sein. Dies weicht tatsächlich etwas von unserem üblichen Verständnis ab. Bei einem rotierenden Schwarzen Loch wissen wir, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Ereignishorizonts des Schwarzen Lochs nahe an der Lichtgeschwindigkeit liegen kann. Daher liegt die Energie, die zu diesem Zeitpunkt aus dem Schwarzen Loch gewonnen werden kann, bei etwa 42 %, was bereits sehr hoch ist. Die Masse des Schwarzen Lochs, die wir sehen, umfasst tatsächlich die Rotationsenergie des Schwarzen Lochs.

In der Astrophysik gibt es normalerweise eine Akkretionsscheibe um ein Schwarzes Loch. Ein Teil der Materie in der Akkretionsscheibe fällt langsam in das Schwarze Loch, und ein anderer Teil der Materie wird entlang der Rotationsachse des Schwarzen Lochs ausgestoßen. In der Astronomie nennt man die Materie, die entlang der Rotationsachse ausgestoßen wird, Materie oder Jet. Was ist also der Energiemechanismus dieses Teils der Materie? Tatsächlich handelt es sich um die Rotationsenergie des Schwarzen Lochs, also um die Energie, die wir oben erwähnt haben. Können wir diese Energie künstlich gewinnen? Jemand hatte zuvor die Idee, eine Dyson-Sphäre um einen normalen Stern zu platzieren, um die vom Stern abgestrahlte Energie zu extrahieren. Dies ist die uns bekannte Dyson-Sphäre. Basierend auf dieser Idee dachten einige Leute darüber nach, eine ähnliche Dyson-Sphäre um ein schwarzes Loch zu platzieren. Natürlich ist dieses Gerät komplizierter und kann die Rotationsenergie des Schwarzen Lochs sammeln und nutzen. Der Nobelpreisträger Kip Thorne erwähnte in seinem populärwissenschaftlichen Buch „Black Holes and Time Warps“ einmal, wie man Energie aus Schwarzen Löchern gewinnen kann. Darüber hinaus gibt es einige theoretische Studien zur Möglichkeit der Existenz von Planeten um schwarze Löcher. Das Endergebnis ist, dass Planeten auch um schwarze Löcher herum existieren können, da die Gasscheibe um das schwarze Loch eine bestimmte Strahlung abgeben kann.

Können wir die Energie Schwarzer Löcher also wirklich nutzen? In den frühen 1960er Jahren postulierte der ehemalige sowjetische Kosmologe Kardashev ein Drei-Ebenen-Modell der kosmischen Zivilisation, das auf dem Niveau und der Gesamtmenge an Energie basiert, die die Zivilisation beherrschen und nutzen kann. Eine kosmische Zivilisation der ersten Ebene kann als planetare Zivilisation bezeichnet werden, was bedeutet, dass sie die gesamte Energie und alle Ressourcen des Planeten nutzen kann. Die kosmische Zivilisation der zweiten Ebene ist eine Sternenzivilisation, was bedeutet, dass sie alle Ressourcen des gesamten Sternensystems nutzen kann. Eine Zivilisation der Stufe drei ist eine galaktische Zivilisation, was bedeutet, dass sie die Ressourcen der gesamten Galaxie nutzen kann. Nach den derzeitigen menschlichen Möglichkeiten befinden wir uns mit einem Niveau von 0,7 noch immer auf der ersten Stufe der Zivilisation. Was das erwähnte Schwarze Loch betrifft, so befindet es sich noch immer auf der Ebene eines Sterns und dürfte in der nächsten Zivilisation vorhanden sein. Wir sind weit davon entfernt, es auch nur zu berühren.

Obwohl wir noch nicht den Punkt erreicht haben, an dem wir die Energie eines Schwarzen Lochs nutzen können, müssen wir uns zunächst fragen, ob wir in der Nähe dieses Schwarzen Lochs leben. Man schätzt, dass es in der Milchstraße Hunderte Millionen Schwarze Löcher mit Sternmasse gibt, doch bisher hat man weniger als 100 Schwarze Löcher mit Sternmasse entdeckt. Von diesen weniger als 100 Schwarzen Löchern wurden weniger als 20 bis 30 genau vermessen, es handelt sich also nur um die Spitze des Eisbergs. Nach unserem derzeitigen Verständnis rotieren manche Schwarze Löcher langsam und manche schnell, daher sollte die Energie, die aus verschiedenen Schwarzen Löchern gewonnen werden kann, unterschiedlich sein. Nach unserem derzeitigen Kenntnisstand ist A0620 das der Erde bzw. der Sonne am nächsten gelegene Schwarze Loch mit der größten Sternmasse. Es ist nach dem Satelliten benannt, der es entdeckt hat. Es ist etwa 3.000 Lichtjahre von uns entfernt, also ist dieses Schwarze Loch sehr weit entfernt und es ist derzeit unwahrscheinlich, dass wir seine Energie nutzen können.

Die einfache Antwort auf diese Frage ist also: Ob es sich nun um ein rotierendes oder ein nicht rotierendes Schwarzes Loch handelt, theoretisch können wir Energie aus dem Schwarzen Loch extrahieren, aber weil

Die Entfernung ist zu groß und das Niveau, auf dem wir uns derzeit befinden, zu niedrig, um operieren zu können. Ich hoffe, dass die Menschen der Zukunft das auch können.

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