En anmärkningsvärd förutsägelse av Einsteins allmänna relativitetsteori - teorin som förbinder rymden, tid, och tyngdkraften - är att roterande svarta hål har enorma mängder energi att ta tag i.

Under de senaste 50 åren har forskare har försökt komma på metoder för att släppa lös denna kraft. Nobelfysikern Roger Penrose teoretiserade att en partikelupplösning kan dra energi från ett svart hål; Stephen Hawking föreslog att svarta hål skulle kunna frigöra energi genom kvantmekaniskt utsläpp; medan Roger Blandford och Roman Znajek föreslog elektromagnetiskt vridmoment som en viktig agent för energiutvinning.

Nu, i en studie publicerad i tidskriften Fysisk granskning D , fysikerna Luca Comisso från Columbia University och Felipe Asenjo från Universidad Adolfo Ibanez i Chile, hittat ett nytt sätt att extrahera energi från svarta hål genom att bryta och åter ansluta magnetfältlinjer nära händelsehorisonten, den punkt från vilken ingenting, inte ens ljus, kan undkomma det svarta hålets gravitation.

"Svarta hål omges vanligtvis av en het" soppa "av plasmapartiklar som bär ett magnetfält, "sa Luca Comisso, forskare vid Columbia University och första författare till studien.

"Vår teori visar att när magnetfältlinjer kopplas bort och återansluts, på rätt sätt, de kan påskynda plasmapartiklar till negativa energier och stora mängder svart hålsenergi kan extraheras. "

Detta fynd kan göra det möjligt för astronomer att bättre uppskatta snurrningen av svarta hål, driva svarta håls energiutsläpp, och kan till och med ge en energikälla för behoven hos en avancerad civilisation, Sa Comisso.

Comisso och Asenjo byggde sin teori utifrån att återanslutning av magnetfält accelererar plasmapartiklar i två olika riktningar. Ett plasmaflöde skjuts mot det svarta hålets snurr, medan den andra drivs i spinnets riktning och kan undkomma kopplingar till det svarta hålet, som släpper ut ström om plasma som sväljs av det svarta hålet har negativ energi.

"Det är som om en person kan gå ner i vikt genom att äta godis med negativa kalorier, sa Comisso, som förklarade att i huvudsak ett svart hål tappar energi genom att äta negativa energipartiklar. "Det här kan låta konstigt, " han sa, "men det kan hända i en region som kallas ergosfären, där rymdtidens kontinuum roterar så snabbt att varje objekt snurrar i samma riktning som det svarta hålet. "

Inne i ergosfären, magnetisk återanslutning är så extrem att plasmapartiklarna accelereras till hastigheter som närmar sig ljusets hastighet.

Asenjo, professor i fysik vid Universidad Adolfo Ibáñez och medförfattare till studien, förklarade att den höga relativa hastigheten mellan fångade och rymande plasmaströmmar är det som gör att den föreslagna processen kan extrahera massiva mängder energi från det svarta hålet.

"Vi beräknade att processen för plasmaströmning kan nå en effektivitet på 150 procent, mycket högre än något kraftverk som verkar på jorden, "Asenjo sa." Att uppnå en effektivitet över 100 procent är möjlig eftersom svarta hål läcker energi, som ges gratis till plasma som flyr från det svarta hålet. "

Processen för energiutvinning som Comisso och Asenjo tänkt sig kan redan fungera i ett stort antal svarta hål. Det är kanske det som driver svarta hålsblossar - kraftfulla strålningsutbrott som kan detekteras från jorden.

"Vår ökade kunskap om hur magnetisk återanslutning sker i närheten av det svarta hålet kan vara avgörande för att vägleda vår tolkning av nuvarande och framtida teleskopobservationer av svarta hål, som de från Event Horizon Telescope, "Sa Asenjo.

Även om det kan låta som science fiction -grejer, brytningsenergi från svarta hål kan vara svaret på våra framtida energibehov.

"Tusentals eller miljoner år från nu, mänskligheten kanske kan överleva runt ett svart hål utan att utnyttja energi från stjärnor, "Sade Comisso." Det är i huvudsak ett tekniskt problem. Om vi ​​tittar på fysiken, det finns inget som hindrar det. "

Studien, Magnetisk återanslutning som en mekanism för energiutvinning från roterande svarta hål, finansierades av National Science Foundation's Windows on the Universe -initiativ, NASA, och Chiles nationella fond för vetenskaplig och teknisk utveckling.

Vyacheslav (Slava) Lukin, en programchef på NSF, sade stiftelsen syftar till att katalysera nya teoretiska insatser baserade på gränsobservationer vid anläggningar som EHT, samlar teoretisk fysik och observationsastronomi under ett tak.

"Vi ser fram emot den potentiella översättningen av till synes esoteriska studier av black hole astrofysik till det praktiska området, Sa Lukin.

"De idéer och koncept som diskuteras i detta arbete är verkligen fascinerande, "sa Vyacheslav (Slava) Lukin, en programdirektör vid National Science Foundation. Han sa att NSF syftar till att katalysera nya teoretiska insatser baserade på gränsobservationer, samlar teoretisk fysik och observationsastronomi under ett tak.

"Vi ser fram emot den potentiella översättningen av till synes esoteriska studier av black hole astrofysik till det praktiska området, " han lade till.