عملية بنروزتأثير
أظهر روجر بنروز في عام 1969 أن الثقب الأسود الدوار يمتلك منطقة خارج الأفق — الإرغوسفير — حيث يمكن سلب جزء من طاقة دورانه. الآلية كما يلي: جسيم يدخل الإرغوسفير يتحرك في مدار معقد ويتحلل إلى جسيمين. يمكن لأحدهما أن يهرب إلى المالانهاية بطاقة أكبر من الجسيم الأصلي، بينما يسقط الآخر في الثقب حاملاً طاقة سالبة (بالنسبة لساعة بعيدة) وعزم زاوي معاكس. نتيجة لذلك، يتباطأ الثقب الأسود وتذهب الطاقة الزائدة إلى الجسيم المنطلق. يمكن أن تصل الكفاءة القصوى للعملية إلى 20.7% لثقب بدوران حرج. وهذا يفسر كيف تستطيع الثقوب السوداء فائقة الكتلة في النجوم الزائفة توليد تدفقات هائلة من الإشعاع.
كيف يعمل
يتطلب الأمر ثقباً أسود دواراً (من نوع كير) مع إرغوسفير – المنطقة بين أفق الحدث والحد الساكن، حيث لا يمكن لأي جسم أن يظل ساكناً، بل يجب أن يدور في اتجاه دوران الثقب. تُستخرج الطاقة من الإرغوسفير عبر مسارات 'سالبة': الجسيم الساقط يحمل عزماً زاوياً معاكساً للدوران، مما يقلل من طاقة الثقب. في الطبيعة، يمكن أن يغذي نفاثات فائقة القوة من مراكز المجرات.
💡 عملية بنروز هي نظير كوني لـ'سرقة' الطاقة: كما لو كنت ترمي كرة في مروحة وترتد أسرع، مما يبطئ المروحة.
E = -p_\mu \xi^\mu
E هي طاقة الجسيم كما يقيسها مراقب بعيد، p_μ هي المركبات المتغيرة المشاركة للدفعة الرباعية للجسيم، ξ^μ هو متجه كيلينغ الزماني للزمكان، والذي عند المالانهاية يتوافق مع اتجاه الزمن.