Die Physiker*innen Zhan-Feng Mai und Run-Qiu Yang von der Tianjin-Universität in China haben ein bahnbrechendes Konzept vorgeschlagen: Schwarze Löcher als Energiequellen zu nutzen. Diese Idee stellt die traditionelle Sichtweise der Objekte als zerstörerische Kräfte in Frage und schlägt stattdessen vor, dass sie für Energie genutzt werden könnten. Ihr Fokus liegt auf primordialen Schwarzen Löchern, theoretischen Entitäten, die, wie man glaubt, aus dichten Regionen im frühen Universum entstanden sind.
Energie aus Primordialen Schwarzen Löchern
Primordiale unterscheiden sich von den bekannteren stellaren Schwarzen Löchern. Während letztere wahrscheinlich aus kollabierten Sternen entstehen, glaubt man, dass primordiale Schwarze Löcher aus Fluktuationen im dichten Plasma des frühen Universums hervorgegangen sind. Diese Körper sind nicht nur Kandidaten für Dunkle Materie, sondern – wie sich nun herausstellt – auch potenzielle Schlüsselfiguren in der Energieerzeugung.
Die Studie von Mai und Yang dreht sich darum, die immensen Gravitationskräfte von primordialen Schwarzen Löchern zu nutzen, um elektrische Energie zu erzeugen, ähnlich wie bei Batterien und Kernreaktoren. Dieses Konzept eröffnet einen neuen Ansatz zur Energiegewinnung, indem es die einzigartigen Eigenschaften dieser kosmischen Entitäten nutzt.
Hindernis Hawking-Strahlung
Ein wesentliches Hindernis bei der Nutzung von Energie aus kleinen Schwarzen Löchern ist die Hawking-Strahlung. Dieser Effekt führt dazu, dass Schwarze Löcher Masse verlieren und potenziell verdampfen, besonders kleinere. Die Physiker*innen vermuten jedoch, dass durch das Wiederauffüllen eines primordialen Schwarzen Lochs mit geladenen Teilchen dieses stabilisiert und zur Energieproduktion genutzt werden könnte.
Das Konzept der Hawking-Strahlung beschreibt den Prozess, durch den Schwarze Löcher aufgrund quantenmechanischer Effekte Masse und Energie verlieren. Dies geschieht an der Grenze des Schwarzen Lochs, dem sogenannten Ereignishorizont. Hier können spontan Paare von Teilchen und Antiteilchen entstehen. Eines davon fällt in das Schwarze Loch, während das andere entkommt.
Das entkommene Teilchen erscheint als Strahlung, die vom Schwarzen Loch ausgeht, während das ins Schwarze Loch fallende Teilchen seine Masse reduziert. Dieser Prozess führt dazu, dass die Körper über sehr lange Zeiträume Energie abstrahlen und schließlich verdampfen können. Im Jahr 1975 durch den britischen Physiker Stephen Hawking aus Konzepten der Quantenfeldtheorie und der allgemeinen Relativitätstheorie abgeleitet, ließ sich die Existenz der Strahlung bislang nicht verifizieren.
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Revolutionär, aber rein theoretisch
Ein faszinierender Aspekt des Vorschlags von Mai und Yang ist die Effizienz dieser Energieumwandlung. Die Forschenden schätzen, dass diese Schwarze-Loch-Systeme etwa 25 Prozent der Eingangsmasse in Energie umwandeln könnten. Das überträfe die Effizienz der meisten modernen Solarpanels. Diese hohe Effizienzrate deutet auf ein vielversprechendes Potenzial für diese theoretischen Energiesysteme im Vergleich zu aktuellen erneuerbaren Energietechnologien hin.
Obwohl das Konzept, Schwarze Löcher als Energiequellen zu nutzen, revolutionär ist, bleibt es weitgehend theoretisch. Die praktischen Herausforderungen, ein primordiales Schwarzes Loch zu lokalisieren, einzufangen und zu nutzen, sind immens. Darüber hinaus sind die Bestätigung der Existenz dieser Schwarzen Löcher und die Entwicklung der Technologie, um sie für Energie zu nutzen, bedeutende Hindernisse. Dennoch eröffnet diese Forschung aufregende Möglichkeiten für zukünftige Energiequellen und vertieft unser Verständnis für die mysteriösesten Phänomene des Universums.
Quelle: „Using black holes as rechargeable batteries and nuclear reactors“ (arXiv, 2023)
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