Khoa học vũ trụ

Hồ đen vũ trụ để làm gì? Liệu chúng ta có thể khai thác năng lượng từ lỗ đen hay không?

Nó có vẻ như là một ý tưởng vô lý, nhưng các nhà vật lý từ lâu đã suy nghĩ hố đen vũ trụ để làm gì, và liệu một ngày nào đó chúng ta có thể khai thác được nguồn năng lượng từ lỗ đen không? Chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu nhé.

Liệu chúng ta có thể khai thác sức mạnh từ hố đen?

Hãy tưởng tượng khung cảnh: các nền văn minh tiên tiến có được nguồn năng lượng khổng lồ từ các hố đen, có thể lấy nó từ các ngôi sao bị sụp đổ hoặc tạo ra các hố đen nhỏ nhân tạo cung cấp năng lượng cho tàu vũ trụ. Làm thế nào để khai thác được những “mỏ năng lượng lỗ đen” khổng lồ này? Rõ ràng, nó vượt xa, vượt xa công nghệ hiện tại – nhưng những chi tiết rắc rối như hạn chế về thể chất đã khiến các nhà vật lý lý thuyết không thể khám phá câu hỏi này.

Hố đen là những ngôi sao đã bị đốt cháy và sụp đổ dưới trọng lực của chính chúng đến một điểm cực kỳ nhỏ trong không gian – một điểm kỳ dị. Bên trong cái gọi là chân trời sự kiện, ngay cả ánh sáng cũng bị giữ lại bởi một lực hấp dẫn khổng lồ. Vì vậy, các hố đen từng được coi là các hố sâu cằn cỗi, nơi không có gì có thể thoát ra – vì năng lượng rút cạn hơn là các nguồn năng lượng.

Nhưng quan điểm đó đã phát triển khi Stephen Hawking và những người khác đưa vật lý lượng tử vào. Hawking đã chỉ ra vào những năm 1970 rằng các hố đen sẽ phát ra năng lượng từ các ranh giới của chúng dưới dạng bức xạ được tạo ra bởi sự dao động lượng tử của chính không gian trống. Cuối cùng, hố đen tỏa ra – nó bốc hơi.

Bức xạ này được phát ra rất chậm, tuy nhiên. Có thể tạo ra một hố đen để giải phóng tất cả bức xạ Hawking của nó sớm hơn, để nó có hiệu lực như một quả bóng nhiên liệu?

Vào năm 1983, các nhà vật lý George Unruh và Robert Wald đã đề xuất hạ thấp một số dạng thiết bị thu năng lượng – chúng ta có thể nghĩ nó đơn giản là một hộp hộp để chụp bức xạ – từ một điểm xa đến gần chân trời sự kiện, nơi nó sẽ lấp đầy với bức xạ Hawking. Sau đó, có thể mang nó trở lại một lần nữa, giống như làm đầy một xô nước từ giếng.

Chúng ta có thể sử dụng hố đen vũ trụ để làm gì?

Vấn đề, theo Adam Brown thuộc Trung tâm Khoa học lý thuyết Princeton trên tạp chí Vật lý Đánh giá, vấn đề nằm ở khía cạnh cơ học của sợi dây giữ chiếc hộp. Bởi vì nó sẽ ở trong một trường hấp dẫn, sợi dây sẽ chịu sự ràng buộc không thể tránh khỏi mà nó có thể nặng hơn sức mạnh của chính nó có thể hỗ trợ.

Đối với một sợi dây thông thường treo trong trọng lực Trái đất, lực căng trong sợi dây tăng theo chiều cao, vì nó mang nhiều trọng lượng của chính nó. Thật kỳ lạ, trong một trường hấp dẫn rất mạnh, trong đó bản thân không thời gian có độ cong cao, lực căng vẫn giữ nguyên theo chiều dài. Tuy nhiên, tính toán cho thấy sợi dây chỉ có thể hỗ trợ khối lượng riêng của nó mà không bị đứt, và do đó không thể chịu được khối lượng bổ sung của một hộp nào cả.

Một hạn chế khác trên sợi dây là nó sẽ tan rã. Gần một hố đen, bức xạ Hawking dữ dội tạo ra một môi trường nóng. Nếu sợi dây được hạ xuống quá gần với chân trời sự kiện, nơi bức xạ dồi dào nhất, thì có một mối nguy hiểm là nhiệt độ sẽ vượt quá nhiệt độ mà tất cả các vật chất thông thường – nói cách khác, chính các nguyên tử – tan chảy. 

Có một vấn đề khác nữa. Brown cho thấy bản thân chiếc hộp sẽ phải nhỏ xíu, nếu không nó sẽ bị kéo mạnh, khiến dây bị đứt. Ví dụ, để thu thập bức xạ Hawking của bước sóng ánh sáng, các hộp sẽ không được lớn hơn vi khuẩn thông thường.

Tuy nhiên, có một cách tốt hơn một chút. Năm 1994, Albion Lawrence và Emil Martinec của Đại học Chicago đã đề xuất rằng người ta có thể đơn giản nhúng các chuỗi dây vào một hố đen và để bức xạ Hawking chạy lên như ngọn lửa của ngọn đèn dầu. Đây được cho là một quá trình chậm hơn so với việc kéo các hộp chứa đầy bức xạ Hawking. 

Nhưng phân tích của Brown cho thấy rằng trên thực tế, cả hai sẽ khai thác hố đen với tốc độ chậm như nhau. Do các hộp treo lủng lẳng có nhiều khả năng gặp trục trặc hơn, do đó Brown lập luận rằng cách tốt nhất để lấy năng lượng từ các hố đen là chọc thủng chân trời sự kiện bằng nhiều chuỗi bấc bức xạ và để chúng thoát khỏi sự tồn tại. Những giấc mơ của các nhà vật lý lý thuyết có thể vẫn sẽ được tiếp tục…

Xem thêm:

Con lắc vật lý là gì?

Một con lắc vật lý đơn giản là một vật cứng có thể xoay tự do về một điểm mấu ...
Xem thêm

Điều gì sẽ xảy ra nếu Trái đất phẳng?

Mừng năm mới 2019. Trái đất đã một lần nữa hoàn thành 1 vòng quay quanh Mặt trời. Nhưng không ...
Xem thêm

Tìm hiểu về Mặt trăng Enceladus của sao Thổ

Giới thiệu Enceladus là mặt trăng lớn thứ sáu của sao Thổ. Sau Titan, nó được các nhà nghiên cứu ...
Xem thêm

Tìm hiểu Sao chổi Halley: Người khách đến từ nơi rất xa của Hệ mặt trời

Mọi người đều nghe nói về sao chổi Halley, hay quen thuộc hơn là Sao chổi của Halley (một nhà ...
Xem thêm

Tìm hiểu về Hành tinh lùn Eris

Giới thiệu Eris là hành tinh lùn xa nhất so với Mặt Trời và cũng là hành tinh lùn có ...
Xem thêm

Chất khí là gì? Định nghĩa, tính chất, phân loại khí trong hoá học

Một chất khí được định nghĩa là trạng thái của vật chất bao gồm các hạt không có thể tích ...
Xem thêm
Back to top button
Close

Adblock Detected

Please consider supporting us by disabling your ad blocker