Penrose-Prozess

Der Penrose-Prozess, der 1969 von Roger Penrose theoretisiert wurde, besagt, dass es möglich ist einem rotierenden Schwarzen Loch Energie zu extrahieren. Dies ist möglich, da sich die Rotationsenergie eines rotierenden Schwarzen Lochs außerhalb des Ereignishorizonts befindet, in der Region der Ergosphäre^[1] . Man kann sich den Penrose-Prozess an einem einfachen Beispiel veranschaulichen: Ein Teilchen mit einem Viererimpuls $\! p_{a}$ wird in Richtung des rotierenden Schwarzen Lochs geworfen. Die Energie dieses Teilchens beträgt $\! E_{o}=-p^{a}_{0} \xi_{a}$. Die Energie $\! E_{0}$ des Teilchens bleibt während des Falls ins Schwarze Loch konstant. Beim Eintritt in die Ergosphäre zerfällt das Teilchen in ein Teilchen mit positivem Drehimpuls und Energie und in ein Teilchen mit negativem Drehimpuls und Energie. Die Drehimpuls- und Energieerhaltung besagt, dass

$p^{a}_{0}=p^{a}_{P}+p^{a}_{N}$ gilt, sowie auch

Kontrahiert man diese Gleichung mit $\!\xi_{a}$, so gilt auch

$\!E_{0}=E_{P}+E_{N}$, wobei $\! E_{N} <0$^[1]

Das Teilchen mit positivem Drehimpuls und Energie, entflieht der Ergosphäre, wohingegen das Teilchen mit negativem Drehimpuls und Energie ins Schwarze Loch fällt. Für einem außenstehenden Beobachter erscheint dies, als extrahiere man Energie von dem Schwarzen Loch, da $\!E_{P}>E_{0}$. Die Masse des Schwarzen Lochs reduziert sich zu $\!M-|E_{N}|$, was bedeutet, dass man eine Energie $\!E_{N}$ dem Schwarzen Loch entzogen hat.

Einzelnachweise

1. ↑ ^{a b} Robert Wald: General Relativity. University of Chicago Press, ISBN 0-226-87033-2