原标题：外星人舔食黑洞能量可能存在两种方式
翻译：JackTong
校对：刘峰
美编：况宇庭
后台： 库特莉亚芙卡李子琦 徐⑨坤 胡永葳
原文链接： https://www.space.com/aliens-suck-black-hole-energy
从行星上目视黑洞的假想图
图源：MARK GARLICK/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images
科学家近日表示，我们可能可以在外星人从黑洞中舔食能量的时候找到他们的行踪。
这种收集能量的手段可能会在自旋黑洞的事件视界之外留下踪迹。在该边界内，黑洞的引力是如此之强，以至于物质和能量都无法逃逸。这种现象至少可以部分解释科学家们早已在黑洞这一类时空高度不稳定的区域附近发现的等离子体耀斑。1月13日发表在美国物理学会Physical Review D期刊上的一项新研究提出了这一想法。
目前这只是一个很科幻的想法，因为离我们最近的黑洞距离我们都超过一千光年。尽管在可以预见的未来，人类可能都无法利用这些庞然巨兽的能量，旋转黑洞确实可能成为高级文明取之不尽的能量来源。
该研究的合著者，位于纽约的哥伦比亚大学的天体物理学家卢卡·科米索（Luca Comisso）说，下一步将是弄清我们如何能够发现外星人从黑洞中提取能量的方式。
科米索告诉记者，人类将有可能借此发现遥远的外星文明。
“我们在这篇论文中只讨论了理论部分。”他表示：“但是我现在正在与我的一位同事合作，尝试将理论应用于现实以寻找地外文明，并试图了解我们需要找到怎样的信号。”
自旋黑洞
科幻电影《星际穿越》中出现的假想黑洞
这是50年来科学家们第四次提出从自旋黑洞中吸收能量的新方法。最著名研究是由物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）于1969年所提出的，他因在黑洞上的工作而获得2020年诺贝尔物理学奖。
他提出了一种称为彭罗斯过程（Penrose Process）的机制。根据这个机制，一个粒子在一个以接近光速自旋的黑洞旁边将会破裂成两半。然后，在坠入黑洞的事件视界之前，部分粒子将落入一个被称为能层（ergosphere）的时空混沌区域。
“由于黑洞旋转太快，它像漩涡一样扰动了时空，”科米索说。
根据计算，落入能层的物体可能具有负能量，这在宇宙中的其他任何地方都是不可能的。 “能层是唯一可能发生这种情况的微小空间。”科米索表示。
他说，由于向黑洞中添加带负能量的粒子相当于从黑洞中提取能量，因此外星人可以通过捕获逃离黑洞强大引力的另外一半粒子来开采黑洞的能量。 “就像给黑洞喂食负能量一样。”
彭罗斯（Penrose）在最初的研究中只考虑了一个分裂为两半的粒子，而最新的研究则包括了在黑洞周围的巨大、炽热的吸积盘中产生数量巨大的等离子体。因为等离子体包含大量的粒子，相应地它们可以产生大量的能量。
从理论上讲，黑洞还会通过霍金辐射而逐渐“蒸发”。但这一过程太微弱，至今尚未被探测到。
磁重联
人类拍摄的第一张黑洞照片，橘黄色吸积盘清晰可见
科米索的合著者、智利圣地亚哥阿道夫·伊巴涅斯大学的天体物理学家费利佩·阿森霍（Felipe Asenjo）提出，从自旋黑洞中提取能量的等离子体是由“磁重联”现象导致的，即强磁场线纠缠、断裂并在事件视界外重新结合。
科米索称，磁重联通常见于像太阳一样的恒星表面。在这种机制作用下，当等离子耀斑沿完全相反的方向移动时，它们会释放出大量能量。
一般而言，在恒星上产生的等离子耀斑最终会回落到恒星或喷射进入太空，但由于黑洞中能层的存在，回落的等离子流会带有负能量，而另一半逃逸流则从黑洞中获得了更多能量。
这项新研究质疑了1977年天体物理学家罗杰·布兰福德（Roger Blandford）和罗曼·扎纳克（Roman Znajekek）提出的从黑洞中提取能量的理论。他们声称旋转的黑洞附近的磁场不会重联，而是会在逃逸的等离子流中产生额外的角动量，即“电磁扭矩”。
科米索表示，只有在两种情况都得到测试后，才能确定哪种方法能够最有效地从旋转的黑洞中提取能量。
“将来，人们将使用超级计算机对这两种情况进行模拟，并且加以比较。” 他说：“但是目前，情况尚不明了。”
科米索表示，无论哪种理论最终得到了证实，它都可以帮助天文学家们更好地估算黑洞的自旋速率，并更好地确定黑洞在事件视界释放的能量大小。
责任编辑：王延昕
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