Wetenschappelijke doorbraak: Kunnen gammaflitsen voorgoed het energievraagstuk oplossen?

Gammaflitsen (Gamma-ray Bursts of GRB’s) zijn de krachtigste, helderste explosies in het heelal. Ze duren slechts enkele seconden, maar er komen immense hoeveelheden energie bij vrij – evenveel als de zon in haar hele bestaan zal uitstralen. Volgens wetenschappers is er misschien een manier om het proces dat tot deze explosie leidt te imiteren. 

Dat zou voor de energie-industrie (en eigenlijk de hele mensheid) een transformatieve opsteker van jewelste zijn. 

  • Ter herinnering: Het centrale idee van de relativiteitstheorie van Einstein is dat de wetten van de mechanica, of de natuurkunde in het algemeen, niet afhankelijk mogen zijn van de snelheid die een waarnemer heeft ten opzichte van andere waarnemers. 
    • Volgens Einstein kunnen zware objecten de ruimtegeometrie veranderen. In plaats van zwaartekracht te beschouwen als een resultaat van massa die massa aantrekt – zoals Newton deed – opperde Einstein dat de ruimte zich rond voorwerpen van wisselende zwaarte kromt.
  • Ter zake: Een zwart gat is een gebied in de kosmische ruimte waaruit niets – geen deeltjes en zelfs geen licht – kan ontsnappen. Dit is het gevolg van een extreme vervorming van de ruimtetijd die hier optreedt, door de zwaartekracht van een zeer compacte enorme massa.
  • Wetenschappers menen dat gammaflitsen (GRB’s) ontstaan wanneer een zwart gat wordt gevormd
    • De eerste werd waargenomen in 1967, maar pas in 1991 werd het Compton Gamma Ray Observatory met het Burst and Transient Source Experiment (BATSE) gelanceerd. BATSE heeft dagelijks ongeveer één uitbarsting van gammastralen geregistreerd. 
  • Nu hebben wetenschappers met de krachtigste uitbarsting van gammastralen wellicht de sleutel in handen gekregen om het fenomeen te repliceren.
    • GRB 190114C, schrijft Science Alert, vond plaats zo’n 4,5 miljard lichtjaar bij ons vandaan en genereerde een energie van zo’n triljoen elektronvolt. U hoeft geen verstand te hebben van elektriciteitsmetingen om de omvang van zo’n uitbarsting te vatten: als er een triljoen van iets in zit, moet het wel krachtig zijn.

Onderzoek

  • Eerder dit jaar meldden wetenschappers van de Columbia University en de Universidad Adolfo Ibáñez in Chili dat zij een manier hadden ontdekt om energie uit zwarte gaten te ‘oogsten’. 
  • Dit deden ze door magnetische lijnen langs de waarnemingshorizon – het zogenaamde point-of-no-return waarin zwarte gaten alles opzuigen en zelfs het licht niet meer kan terugkeren – te scheiden en weer te verbinden.
  • Dit proces van loskoppelen en weer verbinden, aldus de onderzoekers, zou plasmadeeltjes rond het zwarte gat kunnen versnellen tot negatieve energie. Dit zou op zijn beurt enorme hoeveelheden energie genereren die kunnen worden onttrokken.
  • Een team van het International Center for Relativistic Astrophysics Network (ICRANet), een organisatie met hoofdkantoor in Italië, zegt nu het mechanisme te hebben ontdekt dat tot uitbarstingen van gammastralen leidt.
  • Ze noemen het een ‘binary-driven hypernova’, wat een systeem is van twee sterren: een koolstof-zuurstof ster en een neutronenster. De koolstof-zuurstof ster nadert het einde van zijn leven, en wanneer deze een supernova wordt (de manier waarop sterren sterven), stoot hij materiaal uit dat de neutronenster absorbeert. Deze passeert dan het kritieke massapunt en verandert in een zwart gat. Dit proces veroorzaakt uitbarstingen van gammastralen, weet Oilprice.com.

Praktijk

Dat is de theorie, maar het team, onder leiding van Rahim Moradi, heeft ook beschreven hoe het proces kan worden nagebootst. Dit komt neer op deeltjesversnelling langs magnetische lijnen, die rotatie-energie onttrekt aan de ‘ergosfeer’: een gebied waar het ruimte-tijdcontinuüm zo snel roteert dat elk object in dezelfde richting draait als het zwarte gat.

‘De nieuwe motor die in de nieuwe publicatie wordt gepresenteerd, klaart (…) op volgende manier de klus: een roterend zwart gat, in wisselwerking met een omringend magnetisch veld, creëert een elektrisch veld. Dat versnelt omgevingselektronen tot ultrahoge energieën die leiden tot hoogenergetische straling en ultrahoge-energetische kosmische straling,’ legt een van de auteurs van het onderzoek, Remo Ruffini, uit, zoals geciteerd door Science Alert.

Fantasie

Het klinkt te vergezocht en te theoretisch om praktische implicaties te hebben. Toch? U weet maar nooit: zwarte gaten hebben tot de verbeelding van wetenschappers gesproken sinds er alleen nog maar een theorie over bestond. Daarna werd het bestaan ervan bewezen. 

Ongeveer een halve eeuw geleden beschreef de Britse wiskundig natuurkundige Roger Penrose een toekomst waarin mensen of buitenaardse wezens de energie van een zwart gat zouden kunnen oogsten door een voorwerp in zijn ergosfeer te laten vallen en het te versnellen tot negatieve energie. Vorig jaar hebben wetenschappers van de Universiteit van Glasgow een proefversie van precies dit proces ontwikkeld.

Met andere woorden: wat tientallen jaren geleden een fantasie leek, bleek een reëel verschijnsel te zijn en wat vijftig jaar geleden een onmogelijke manier leek om dit verschijnsel te gebruiken om energie te onttrekken, is nu hypothetisch mogelijk. Misschien wordt het imiteren van een gammaflits dus ook wel mogelijk …

(mah)

Meer
Lees meer...
Markten