पेनरोज़ प्रक्रिया

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पेनरोज़ प्रक्रिया (जिसे पेनरोज़ तंत्र भी कहा जाता है) को रोजर पेनरोज़ ने एक ऐसे साधन के रूप में प्रतिपादित किया है जिसके द्वारा एक घूमते हुए ब्लैक होल से ऊर्जा निकाली जा सकती है।[1][2][3] यह प्रक्रिया एर्गोस्फीयर का लाभ उठाती है - ब्लैक होल फ्रेम के चारों ओर अंतरिक्ष-समय का एक क्षेत्र प्रकाश की गति से भी तेज गति से घूमता है, जिसका अर्थ है कि बाहरी पर्यवेक्षक के बिंदु से अंदर के किसी भी पदार्थ को दिशा में जाने के लिए मजबूर किया जाता है। ब्लैक होल का घूमना.[4]

पेनरोज़ प्रक्रिया में पिंडों के प्रक्षेप पथ

इस प्रक्रिया में, एक कार्यशील पिंड एर्गोस्फीयर (ग्रे क्षेत्र) में गिरता है (आकृति में काली मोटी रेखा)। अपने सबसे निचले बिंदु (लाल बिंदु) पर शरीर एक प्रणोदक को पीछे की ओर फायर करता है; हालाँकि, एक दूर के पर्यवेक्षक को दोनों फ्रेम-ड्रैगिंग (यद्यपि अलग-अलग गति से) के कारण आगे बढ़ते हुए प्रतीत होते हैं। प्रणोदक, धीमा होने पर, ब्लैक होल (ब्लैक डिस्क) के घटना क्षितिज पर (पतली ग्रे रेखा) गिरता है। शरीर के अवशेष, तेजी से बढ़ते हुए, ऊर्जा की अधिकता के साथ (पतली काली रेखा) उड़ जाते हैं (जो कि प्रणोदक के नुकसान और इसे शूट करने के लिए उपयोग की गई ऊर्जा से कहीं अधिक है)।

मूल (या शास्त्रीय) पेनरोज़ प्रक्रिया के माध्यम से एकल कण क्षय के लिए संभव ऊर्जा की अधिकतम मात्रा इसके अपरिवर्तनीय द्रव्यमान का 20.7% है # एक अनावेशित ब्लैक होल के मामले में बाकी ऊर्जा (ब्लैक के अधिकतम घूर्णन का सबसे अच्छा मामला मानते हुए) छेद)।[5] ऊर्जा ब्लैक होल के घूर्णन से ली जाती है, इसलिए पेनरोज़ प्रक्रिया और इसी तरह की रणनीतियों द्वारा कोई कितनी ऊर्जा निकाल सकता है इसकी एक सीमा है (एक अनावेशित ब्लैक होल के लिए उसके मूल द्रव्यमान का 29% से अधिक नहीं;[6] केर-न्यूमैन ब्लैक होल के लिए बड़ी क्षमताएँ संभव हैं[7]).

एर्गोस्फीयर का विवरण

एक बाहरी पर्यवेक्षक के अनुसार, एर्गोस्फीयर की बाहरी सतह वह सतह है जिस पर ब्लैक होल के घूर्णन के विपरीत दिशा में चलने वाला प्रकाश एक निश्चित कोणीय समन्वय पर रहता है। चूँकि बड़े कण आवश्यक रूप से प्रकाश की तुलना में धीमी गति से चलते हैं, बड़े कण आवश्यक रूप से ब्लैक होल के घूर्णन के साथ-साथ चलेंगे। एर्गोस्फीयर की आंतरिक सीमा घटना क्षितिज है, स्थानिक परिधि जिसके आगे प्रकाश बच नहीं सकता है।

एर्गोस्फीयर के अंदर प्रकाश भी ब्लैक होल के घूर्णन के साथ नहीं रह सकता है, क्योंकि स्थिर (बाहरी परिप्रेक्ष्य से) वस्तुओं के प्रक्षेपवक्र समय की तरह (सामान्य पदार्थ के समान) या प्रकाश की तरह होने के बजाय अंतरिक्ष की तरह हो जाते हैं। . गणितीय रूप से, dt2 मीट्रिक का घटक एर्गोस्फीयर के अंदर अपना संकेत बदलता है। यह पदार्थ को एर्गोस्फीयर के अंदर नकारात्मक ऊर्जा रखने की अनुमति देता है जब तक कि यह ब्लैक होल के घूर्णन के विपरीत तेजी से चलता है (या, बाहरी परिप्रेक्ष्य से, पर्याप्त डिग्री तक घसीटे जाने का विरोध करता है)। पेनरोज़ तंत्र एर्गोस्फीयर में गोता लगाकर, उस वस्तु को डंप कर देता है जिसे नकारात्मक ऊर्जा दी गई थी, और पहले की तुलना में अधिक ऊर्जा के साथ लौटता है।

इस तरह, ब्लैक होल से घूर्णी ऊर्जा निकाली जाती है, जिसके परिणामस्वरूप ब्लैक होल कम घूर्णी गति तक घूम जाता है। यदि ब्लैक होल अधिकतम दर पर घूम रहा है तो ऊर्जा की अधिकतम मात्रा (वस्तु में फेंकी गई वस्तु के प्रति द्रव्यमान) निकाली जाती है, वस्तु बस घटना क्षितिज को पकड़ लेती है और प्रकाश के आगे और पीछे की ओर बढ़ने वाले पैकेटों में विघटित हो जाती है (पहले काले रंग से बच जाती है) छेद, दूसरा अंदर गिरता है)।[5]

एक सहायक प्रक्रिया में, एक ब्लैक होल को उन कणों को भेजकर घुमाया जा सकता है (इसकी घूर्णन गति बढ़ जाती है) जो विभाजित नहीं होते हैं, बल्कि ब्लैक होल को अपना संपूर्ण कोणीय गति देते हैं। हालाँकि, यह पेनरोज़ प्रक्रिया का उलटा नहीं है, क्योंकि दोनों ब्लैक होल में सामग्री फेंककर उसकी एन्ट्रापी को बढ़ाते हैं।

यह भी देखें

  • Blandford–Znajek process
  • Hawking radiation
  • हाई लाइफ (2018 फिल्म), 2018 की एक साइंस-फिक्शन फिल्म जिसमें प्रक्रिया का दोहन करने का मिशन शामिल है
  • Black hole bomb

संदर्भ

  1. ↑ R. Penrose and R. M. Floyd, "Extraction of Rotational Energy from a Black Hole", Nature Physical Science 229, 177 (1971).
  2. ↑ Misner, Thorne, and Wheeler, Gravitation, Freeman and Company, 1973.
  3. ↑ Williams, R. K. (1995). "Extracting X rays, Ύ rays, and relativistic e−e+ pairs from supermassive Kerr black holes using the Penrose mechanism". Physical Review D. 51 (10): 5387–5427. Bibcode:1995PhRvD..51.5387W. doi:10.1103/PhysRevD.51.5387. PMID 10018300.
  4. ↑ Cui, Yuzhu; et al. (2023). "Precessing jet nozzle connecting to a spinning black hole in M87". Nature. 621 (7980): 711–715. arXiv:2310.09015. Bibcode:2023Natur.621..711C. doi:10.1038/s41586-023-06479-6. PMID 37758892. S2CID 263129681. {{cite journal}}: Check |s2cid= value (help)
  5. ↑ 5.0 5.1 Chandrasekhar, Subrahmanyan (1983). ब्लैक होल का गणितीय सिद्धांत. Clarendon Press. p. 369. Bibcode:1983mtbh.book.....C. ISBN 0-19-851291-0.
  6. ↑ Carroll, "Spacetime and Geometry", p. 271.
  7. ↑ Bhat, Manjiri; Dhurandhar, Sanjeev; Dadhich, Naresh (1985). "पेनरोज़ प्रक्रिया द्वारा केर-न्यूमैन ब्लैक होल की ऊर्जा". Journal of Astrophysics and Astronomy. 6 (2): 85–100. Bibcode:1985JApA....6...85B. CiteSeerX 10.1.1.512.1400. doi:10.1007/BF02715080. S2CID 53513572.


अग्रिम पठन

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