Cientistas do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley descobriram como a energia pode ser extraída de um buraco negro em rotação para acelerar as partículas a velocidades próximas à da luz. Os resultados da simulação mostraram que o buraco negro usa o processo Penrose para gerar "energia negativa" que acelera o corpo no horizonte de eventos. Isso é relatado pela Science Alert.
Sabe-se que os buracos negros, que possuem um disco de acreção, geram jatos (jatos) de plasma relativístico que escapam dos pólos. Como o buraco negro tem uma atração poderosa, os cientistas desenvolveram várias hipóteses sobre de onde vem a energia, permitindo que os jatos deixem o campo gravitacional. Acredita-se que um buraco negro em rotação tenha uma região especial de espaço-tempo - a ergosfera, que está localizada entre o horizonte de eventos e o limite estático, ou seja, o limite abaixo do qual o corpo não pode mais estar em repouso e se move em direção à rotação do buraco negro.
Na ergosfera, ocorrem processos que permitem ao corpo extrair a energia rotacional do buraco negro para obter aceleração suficiente. De acordo com o processo de Penrose, o corpo pode se dividir em duas partes, uma das quais deve ficar além do horizonte de eventos. Se dois fragmentos têm certas velocidades, uma posição especial em relação um ao outro e voam nas trajetórias corretas, então a queda de um fragmento transfere a energia da outra parte, maior do que a energia que o corpo originalmente possuía. Para um observador externo, parece que o corpo foi dividido em uma parte com energia positiva e uma parte com "energia negativa", que, ao cair além do horizonte, diminui o momento angular do buraco negro. Como resultado, o primeiro fragmento voa para fora da ergosfera, "levando" a energia de rotação do buraco negro.
Outro mecanismo, denominado processo Blanford-Znaek, é fornecido pelo campo magnético que cria o disco de acreção. Também requer uma ergosfera, onde ocorre um campo elétrico e uma diferença de potencial entre o equador e os pólos do buraco negro. Em outras palavras, um buraco negro lembra um pouco um gerador unipolar, mas esse processo requer a presença de cascatas de pares elétron-pósitron.
Os resultados da simulação mostraram que ambos os processos ocorrem na ergosfera de um buraco negro. Os cientistas simularam o comportamento do plasma, no qual as colisões de partículas não desempenham um papel especial, na presença de um forte campo gravitacional gerado por um buraco negro. Como resultado, começaram a aparecer elétrons e pósitrons no sistema, o que contribuiu para a geração de energia no campo eletromagnético, emitida na forma de jatos. Enquanto isso, algumas partículas, aparentemente, desaceleraram a rotação do buraco negro, caindo além do horizonte de eventos, ou seja, apresentavam "energia negativa", segundo o processo de Penrose. No entanto, a fração de energia recuperada desta forma foi muito pequena.