Egy több évtizedes elméleti fizikai koncepció laboratóriumi körülmények közötti igazolása zajlik jelenleg, amely új megvilágításba helyezheti a fekete lyukak működésének egyes aspektusait. Fontos leszögezni, hogy a kutatás nem irányul valódi kozmikus objektumok elpusztítására vagy fegyverek fejlesztésére, ahogy azt egy félrevezető cím sugallhatná. A középpontban Roger Penrose, a Nobel-díjas fizikus egyik figyelemre méltó ötlete áll, amely szerint bizonyos körülmények között energiát lehetne kinyerni forgó rendszerekből, beleértve a fekete lyukakat is.
Penrose elmélete, amelyet gyakran Penrose-folyamatként vagy a tágabb értelemben vett szuperradiancia jelenségének részeként emlegetnek, azt feltételezi, hogy ha egy hullám – például fény vagy más elektromágneses hullám – megfelelő módon szóródik egy gyorsan forgó objektumról, akkor a visszavert hullám több energiát hordozhat, mint az eredeti. Ezt a többletenergiát a rendszer a saját forgási energiájából adja át a hullámnak. Fekete lyukak esetében ez a folyamat az úgynevezett ergoszférában mehet végbe, egy olyan térrészben, ahol a téridő annyira eltorzul a forgás miatt, hogy semmi sem maradhat nyugalomban a távoli megfigyelőhöz képest. Penrose rámutatott, hogy ha egy részecske vagy hullám az ergoszférába lépve kettéválik, és az egyik része negatív energiájú pályán behull a fekete lyukba, a másik része megnövekedett energiával távozhat. Ugyanez az elv alkalmazható hullámokra is: a forgó fekete lyuk felerősítheti a rá eső és onnan visszaverődő hullámokat.
Ennek az elméletnek a gyakorlati ellenőrzése azonban rendkívül nehézkes valódi fekete lyukak közelében. Éppen ezért folyamodtak a kutatók egy analóg kísérlet megtervezéséhez és kivitelezéséhez. A Southamptoni Egyetem tudósai egy olyan laboratóriumi rendszert építettek fel, amely képes modellezni a Penrose által leírt alapvető fizikai folyamatokat. A kísérlet középpontjában egy alumíniumból készült forgó henger áll, amelyet egy elektromos motor hoz nagy sebességű forgásba.
A henger körül tekercsek helyezkednek el, amelyek erős mágneses mezőt hoznak létre. Ebben a modellben a forgó henger játssza a forgó fekete lyuk szerepét (pontosabban annak hatását az ergoszférában), míg a mágneses mező hullámai képviselik azokat a hullámokat (például fényt vagy gravitációs hullámokat), amelyek kölcsönhatásba lépnének a kozmikus objektummal. A tekercsek által generált, szintén forgó mágneses mező egyfajta „tükörként” funkcionál, amely képes a henger által felerősített hullámokat visszaverni és detektálni. A cél annak a kimutatása, hogy a rendszerbe bevezetett alacsony frekvenciájú elektromágneses hullámok energiája valóban megnövekszik-e a forgó hengerrel való kölcsönhatás során.
Ahogy Vitor Cardoso, a Lisszaboni Egyetem kutatója rámutatott, bár elsőre meglepő lehet, hogy egy forgó hengerről visszaverődő elektromágneses hullám energiája növekedhet, ennek a jelenségnek a precíz laboratóriumi mérése döntő fontosságú. Ha a kísérleti eredmények igazolják az energia növekedését, az erős bizonyítékot szolgáltatna arra, hogy a Penrose által leírt fizikai folyamatok valóban léteznek, és feltételezhetően a valódi fekete lyukak környezetében is lejátszódnak.
Az ilyen típusú analóg kísérletek rendkívül értékesek az asztrofizika és az elméleti fizika számára. Lehetővé teszik olyan extrém jelenségek vizsgálatát laboratóriumi körülmények között, amelyek közvetlen megfigyelése a kozmoszban jelenleg lehetetlen vagy rendkívül korlátozott. Az eredmények nemcsak a fekete lyukak fizikájának jobb megértéséhez járulhatnak hozzá, hanem potenciálisan új utakat nyithatnak a gravitáció, a kvantummechanika és az olyan rejtélyes kozmikus összetevők, mint a sötét anyag természetének kutatásában is. Ez a kutatás tehát egy fontos lépés a világegyetem legextrémebb objektumainak és az azokat leíró alapvető fizikai törvényeknek a mélyebb megismerése felé, az energia kinyerése elméletének gyakorlati validálásán keresztül.
