Nová divoká studie naznačuje, že bychom mohli využívat malé černé díry jako zdroje jaderné energie

Představa černých děr vyvolává hrůzu a děs. Jsou neodvratné! Pohlcují všechno! Nikdy se z nich nic nedostane ven!

Správnost těchto názorů se pohybuje na škále od sporných až po nesprávné. A dvojice fyziků nyní vypočítala, jak by se dala z kamene černé díry vyždímat příslovečná krev. Podle Zhan-Feng Maie a Run-Qiu Yanga z Tianjinské univerzity v Číně by se maličké černé díry teoreticky daly využít jako zdroj energie.

Podle jejich výpočtů by tyto objekty mohly fungovat jako dobíjecí baterie a jaderné reaktory a poskytovat energii v rozsahu gigaelektronvoltů. Získaná energie ve skutečnosti nepochází z nitra černé díry, ale těsně mimo ni: z nejsilnější známé koncentrace gravitace ve vesmíru.

Předpokládá se, že náš vesmír je plný černých děr, ale není vždy úplně snadné je spatřit. To, co jsme zjistili, naznačuje, že tyto záhadné objekty mají hmotnost od zhruba pětinásobku hmotnosti Slunce až po desítky miliard hmotností Slunce.

Existuje však ještě jedna hmotnostní třída černých děr, alespoň teoreticky. Jedná se o primordiální černé díry a ty mohou být prostorově nepatrné, až subatomárních rozměrů. Tam, kde černé díry hvězdné hmotnosti vznikají ze zhroucených jader masivních mrtvých hvězd, se předpokládá, že primordiální černé díry vznikly z nadměrné hustoty prvotního plazmatu, které vyplnilo vesmír po velkém třesku.

Nevíme, zda primordiální černé díry existují, ale pokud ano, otevírají mnoho možností. Jednou z nich je temná hmota, za jejíhož atraktivního kandidáta byly primordiální černé díry považovány. Nyní se zdá, že bychom mohli být schopni tyto hypotetické důlky v časoprostoru nějakým způsobem využít.

Baterie přeměňuje neelektrickou energii na elektrickou. Jaderný reaktor využívá k výrobě energie sílu jaderných reakcí. Mai a Yang tvrdí, že malá černá díra by teoreticky mohla dělat obojí.

„Vezmeme-li v úvahu skutečnost, že černá díra má extrémně silnou gravitační sílu, vyvstává zajímavá otázka: uvažujeme-li alespoň teoreticky, mohli bychom využít gravitační sílu černých děr k výrobě elektrické energie, tj. využít černé díry jako baterie?“, píše ve svém článku.

„V tomto článku teoreticky tvrdíme, že Schwarzschildovu černou díru můžeme využít jako dobíjecí baterii.“

U velmi malých černých děr je nyní problém: Hawkingovo záření. Jedná se o hmotnost, kterou černá díra ztrácí v důsledku interakce mezi horizontem událostí černé díry a kvantovými poli v jejím okolí. Čím menší je černá díra, tím rychleji se ztrácí hmota prostřednictvím Hawkingova záření. Pokud je černá díra dostatečně malá, poměrně rychle se zcela vypaří.

Očekává se také, že malá černá díra velmi rychle pohltí hmotu, což by ztížilo získání čehokoli z prostoru kolem ní.

Mai a Yang přišli na to, že by mohli primordiální černou díru nad určitou hmotnost doplnit a dobít tak, aby produkovala elektrickou energii. Černá díra o velikosti atomu s hmotností mezi 1015 a 1018 kilogramy by měla být schopna tuto energii produkovat, když se doplní nabitými částicemi.

Vědci spočítali, že černá díra může přeměnit maximálně 25 % vstupní hmoty na energii. To je 25procentní účinnost. Většina komerčně dostupných solárních panelů má účinnost nižší než 23 procent.

Tým také určil, že černá díra může dosáhnout podobné účinnosti jako jaderný reaktor. Jejich rovnice ukázaly, že v blízkosti primordiální černé díry lze 25 procent hmotnosti alfa částic, které vznikají radioaktivním rozpadem, přeměnit na kinetickou energii.

Ve skutečnosti to není něco, co bychom byli schopni otestovat. I kdybychom s jistotou věděli, že tam někde jsou, nemohli bychom primordiální černou díru jen tak chytit, natož ji zadržet a ovládat. Analýza však otevírá zajímavé podněty k zamyšlení.

Tým zejména tvrdí, že jejich model reaktoru černé díry spadá přesně do rozmezí hmotností navrhovaných pro temnou hmotu, což zvyšuje zajímavou možnost, že bychom možná mohli využít jednu z nejzáhadnějších forem hmoty ve vesmíru k pohonu našich ledniček.

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: arxiv.org, sciencealert.com