Oddziaływanie grawitacyjne występuje między wszystkim obiektami posiadającymi masę. Masa to ilość materii zawartej w danym obiekcie. Im większa masa, tym mocniej przyciągane są inne ciała. Kiedy materia składająca się na dany obiekt (np. gwiazdę) jest dostatecznie gęsta, grawitacja staje się tak silna, że nic nie może jej uciec. W ten sposób powstaje czarna dziura, która zasysa wszystko, co się znajdzie w jej zasięgu. Czarne dziury powstają naturalnie, gdy gwiazda imploduje i zapada się sama w sobie. A co by się stało, gdybyśmy skoncentrowali w podobny sposób promieniowanie? Wtedy powstałby kugelblitz – czarna dziura stworzona z samego światła.
Światło w dużym uproszczeniu jest strumieniem cząstek elementarnych zwanych fotonami. Fotony nie mają masy, jedynie energię i pęd. Skoro jednak nie mają masy to jakim cudem można z nich stworzyć czarną dziurę? Tutaj kłania się nam słynny wzór E=mc2 oznaczający, że energia jest równoważna masie (energia może być zamieniona na cząstki posiadające masę). A skoro tradycyjna czarna dziura jest dużą ilością materii stłoczonej na bardzo małym obszarze przestrzeni, nie ma powodu, dla którego energia – równoważna masie – nie dawałaby tego samego efektu.
Kugelblitz jest właśnie taką teoretyczną czarną dziurą, utworzoną z samego światła. Czemu teoretyczną? Ponieważ czarne dziury istnieją i możemy je obserwować (ich wpływ na otoczenie). Kugelblitz, choć na papierze jest możliwy, nie istnieje. Nie istnieją też naturalne procesy, które mogłyby przyczynić się do jego stworzenia.
No dobrze, a gdybyśmy chcieli stworzyć sztuczny kugelblitz? Aby uzyskać wystaczającą ilośc budulca, musielibyśmy do tego celu ujarzmić światło gwiazd (tzw. sfera Dysona). I nawet wtedy nie mamy pewności, że nam się uda. Dlaczego? Gdy zgromadzimy taką ilość energii w jednym punkcie, uzyskana temperatura przekroczy temperaturę Plancka (największą policzalną temperaturę w modelu standardowym). W praktyce oznacza to, że nie wiemy, co się stanie, gdyż przy takich wielkościach używane przez nas wzory obliczeniowe stają się bezużyteczne.
Zastosowanie kugelblitza
Pozostaje jeszcze jedno pytanie – po co nam w ogóle kugelblitz? Czy istnieje jakieś praktyczne zastosowanie? Tak — w teorii niewielka czarna dziura, mogłaby służyć jako napęd statku kosmicznego. Z kugelblitza wielkości attometra (jedną trylionowa część metra) przez 5 lat uzyskać można 129 petawatów mocy. Dla porównania zapotrzebowanie na energię w Polsce w roku 2020 wyniosło 0,1655 petawatów. Z takim napędem statek kosmiczny mógłby rozpędzić się do 72% prędkości światła.
Źródła:
https://medium.com/predict/the-black-hole-made-of-light-5494e972abab
https://www.space.com/24306-interstellar-flight-black-hole-power.html
https://earthsky.org/space/what-is-a-dyson-sphere/
https://pl.wikipedia.org/wiki/Temperatura_Plancka
https://bigthink.com/hard-science/making-a-kugelblitz-black-hole/
