ブラックホールに近づくと、状況は非常に過酷になる。強大な重力によってガスが電離温度まで圧縮され、強力な磁場によってプラズマが光速近くまで加速されてジェットとなる。これは莫大なパワーであり、パワーがあるところには必ずそれを利用しようとする者がいる。
1969年、Roger Penroseは理論上、単にごみをブラックホールに投げ込むだけでエネルギーを抽出できると指摘した。その考えは、宇宙船にごみを満載し、エルゴスフィアとして知られる強くねじれた空間領域内を飛行するほどブラックホールに近づき、単にごみを投棄するというものだった。ごみはブラックホールに吸収され、宇宙船はエネルギーのブーストを得る。削減、再利用、リサイクルの必要はなく、単に宇宙の穴に投げ込むだけでよい。
これは原理的には機能するはずだが、実現に必要な工学技術は困難を極め、高速で移動するロケットからエネルギーを取り出すのは非常に非効率的だろう。幸いにも、電磁波を使用する別の方法があるはずだ。1971年、Yakov Zel’dovichは回転するブラックホールが電磁波を増幅できることを示した。本質的に、回転するブラックホールに向けて光を照射すると、重力のフレームドラッギングにより、光の一部が増幅される。
少なくとも理論上は。
そこに問題がある。これらはすべて理論的には正しいが、それを証明するための予備のブラックホールが手元にない。幸運なことに、ゼルドヴィッチ効果はブラックホールだけでなく、他のものにも適用される。Zeldovichは、この効果が向けられたエネルギーの一部を吸収する任意の回転体に対して機能するはずだと示した。つまり、回転する円筒に光を当てて跳ね返させれば、この効果が観察できるはずだ。ブラックホールは必要ない。唯一の問題は、円筒が相対論的速度で回転する必要があり、効果が微小であることだ。そして2020年、あるチームが音波でも同様の効果が機能することを示した。彼らは低周波の音波を吸収性の回転ディスクに向けて発射し、音響エネルギーの増加を測定し、ゼルドヴィッチ効果が音に対して機能することを証明した。
今回、このチームは新しい論文で電磁波でも効果が現れることを示した。彼らが行った方法は、共振回路を適応させることだった。この回路は、振動する磁場をアルミニウム円筒を通して集中させることができた。円筒自体は単純な抵抗体として機能し、磁場を減衰させるが、チームが特定の方法で円筒を回転させると、Zeldovichが予測したとおりに磁場が増幅された。アルミニウムは磁性を持たないため、これはダイナモ効果によるものではない。したがって、チームはこれが新しい効果であることを実証できた。
これで、ブラックホールを含む回転体が電磁場を増幅できることがわかった。この実験について興味深いもう一つの点は、驚くほど単純明快であることだ。設計は風力タービンで使用される誘導発電機に似ている。この実験は数十年前にも行うことができたはずだが、単に誰も思いつかなかっただけだ。時として、科学的な問題の答えは目の前にあるものだ。
論文
- Nature Communications: Amplification of electromagnetic fields by a rotating body.
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