Une prédiction remarquable de la théorie de la relativité générale d'Einstein - la théorie qui relie l'espace, temps, et la gravité, c'est que les trous noirs en rotation disposent d'énormes quantités d'énergie à exploiter.

Depuis 50 ans, 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 Columbia University et Felipe Asenjo de Universidad Adolfo Ibanez au Chili, trouvé une nouvelle façon d'extraire l'énergie des trous noirs en cassant et en rejoignant les lignes de champ magnétique près de l'horizon des événements, le point d'où rien, même pas de lumière, 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, " dit Luca Comisso, chercheur à l'Université 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, ils peuvent accélérer les particules de plasma à des énergies négatives et de grandes quantités d'énergie de trou noir peuvent être extraites."

Cette découverte pourrait permettre aux astronomes de mieux estimer le spin des trous noirs, conduire les émissions d'énergie des trous noirs, et pourrait même fournir une source d'énergie pour les besoins d'une civilisation avancée, dit Comisso.

Comisso et Asenjo ont construit leur théorie sur la prémisse 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 le sens de la vrille 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, " dit Comisso, qui a expliqué qu'essentiellement un trou noir perd de l'énergie en mangeant des particules d'énergie négative. « Cela peut sembler étrange, " il a dit, "mais cela peut arriver dans une région appelée l'ergosphère, où le continuum espace-temps tourne si vite que chaque objet tourne dans la même direction que le trou noir."

Dans 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 coauteur 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 d'activation du plasma peut atteindre une efficacité de 150 pour cent, beaucoup 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 donné 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 provoque les éruptions de trous noirs, de puissantes rafales de rayonnement qui peuvent 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 au télescope des trous noirs, tels que ceux du télescope Event Horizon, " dit 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 pourrait être capable de survivre autour d'un trou noir sans exploiter l'énergie des étoiles, " a déclaré Comisso. "C'est essentiellement un problème technologique. Si nous regardons la physique, il n'y a rien qui l'empêche."

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

Viatcheslav (Slava) Loukine, un directeur de programme à la NSF, a déclaré que la Fondation vise à catalyser de nouveaux efforts théoriques basés sur des observations de frontière 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, " dit Lukin.

"Les idées et les concepts discutés dans cet ouvrage 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, " il ajouta.