Penrose-Prozess

Der Penrose-Prozess, vorgeschlagen 1969 vom britischen Physiker Roger Penrose, ist ein theoretisch mögliches Verfahren, um Energie aus einem rotierenden (Kerr-) Schwarzen Loch zu extrahieren. Ein rotierendes Schwarzes Loch besitzt außerhalb des Ereignishorizonts eine Region namens Ergosphäre, in der die Raumzeit selbst mitgerissen wird. Ein Objekt, das in die Ergosphäre eintritt und sich dort in zwei Teile spaltet, kann so arrangiert werden, dass ein Teil ins Schwarze Loch fällt (mit negativer Energie, relativ zum äußeren Beobachter) und der andere Teil mit mehr Energie herausgeschleudert wird, als das ursprüngliche Objekt hatte.

Die Energiedifferenz stammt aus der Rotationsenergie des Schwarzen Lochs, das dadurch langsamer wird. Theoretisch könnten bis zu 29 Prozent der Gesamtmasse eines rotierenden Schwarzen Lochs als Energie extrahiert werden, eine enorme Menge. In der Science Fiction haben Autoren wie Greg Egan und Stephen Baxter den Penrose-Prozess als Energiequelle für fortgeschrittene Zivilisationen genutzt.

Eine Typ-II-Zivilisation auf der Kardaschow-Skala könnte ein rotierendes Schwarzes Loch als Kraftwerk betreiben und genug Energie für eine interstellare Zivilisation gewinnen. Penrose erhielt 2020 den Nobelpreis für Physik für seine Arbeiten zu Schwarzen Löchern.

Der Blandford-Znajek-Prozess, 1977 von Roger Blandford und Roman Znajek beschrieben, ist eine elektromagnetische Variante des Penrose-Prozesses und gilt als Mechanismus hinter den mächtigsten Jets im Universum. Aktive Galaxienkerne und Quasare schleudern Materiejets über Millionen von Lichtjahren ins All, angetrieben von der Rotationsenergie des zentralen Schwarzen Lochs. Das ist kein theoretisches Kuriosum mehr, sondern ein beobachtetes Phänomen.

Für die Energiegewinnung im Science-Fiction-Kontext ist der Penrose-Prozess deshalb so attraktiv, weil er grundsätzlich skalierbar ist. Ein kleines rotierendes Schwarzes Loch könnte als kompaktes Kraftwerk dienen; ein supermassereicher Kollaps könnte eine galaktische Zivilisation mit Energie versorgen. Die Effizienz von theoretisch bis zu 29 Prozent der Gesamtmasse ist deutlich höher als jede andere bekannte Energiequelle, einschließlich Kernfusion.