Putem extrage energie dintr-o gaură neagră?

Timp de decenii, oamenii de știință s-au luptat cu un mister complex al fizicii: cantitățile imense de energie produse teoretic de găurile negre în rotaţie ar putea fi vreodată exploatate de om?

Dacă societățile viitoare ar fi cumva capabile să extragă această energie, atunci energia disponibilă civilizațiilor galactice îndepărtate ar fi aparent asigurată.

Recent, oamenii de știință au propus o nouă explicaţie privind modul cum s-ar putea valorifica într-o zi energia unei găuri negre.

„Găurile negre sunt, în mod obișnuit, înconjurate de particule de plasmă care transportă un câmp magnetic.

Teoria noastră arată că atunci când liniile câmpului magnetic se deconectează și se reconectează, în mod corect, pot accelera particulele de plasmă la energii negative și astfel pot fi extrase cantități mari de energie din gaura neagră”, a explicat astrofizicianul Luca Comisso de la Universitatea Columbia, SUA

Noua lucrare scrisă de Comisso şi fizicianul Felipe A. Asenjo de la Universidad Adolfo Ibáñez din Chile oferă o nouă perspectivă privind modul cum s-ar putea extrage energie dintr-o gaură neagră care se roteşte.

Având în vedere masa lor extremă, este firesc să presupunem că găurile negre conțin și o cantitate extremă de energie. Din păcate, aceasta este reţinută într-un puţ de spațiu-timp.

Eminentul fizician și matematician al Universității din Oxford, Roger Penrose, a sugerat o metodă ingenioasă pentru extragerea energiei unei găuri negre.

În ceea ce a devenit cunoscut sub numele de procesul Penrose, energia ar putea fi teoretic extrasă din regiunea din afara orizontului evenimentelor unei găuri negre, numită ergosferă, în care spațiu-timpul se roteşte sub efectul rotației găurii negre.

Calculele lui Penrose au sugerat că dacă o particulă se divide în două părți în interiorul ergosferei, o parte căzând în orizontul evenimentelor și cealaltă parte scăpând de atracția gravitațională a găurii negre, atunci energia obținută de obiectul care scapă din gaura neagră ar putea fi teoretic extrasă.

Această faimoasă idee a fost verificată experimental de oamenii de știință într-o lucrare publicată cu doar câteva luni în urmă, chiar dacă nu este singura modalitate sugerată pentru valorificarea energiei unei găuri negre care se roteşte.

Alte modalităţi implică radiația Hawking (n..t. radiația termică presupusă a fi emisă de găurile negre ca urmare a efectelor cuantice) sau procesul Blandford-Znajek, în care energia ar putea fi extrasă electromagnetic prin intermediul câmpului magnetic din jurul unei găuri negre.

În analiza lui Comisso și Asenjo, magnetismul are, de asemenea, un rol central prin liniile câmpului magnetic care se deconectează și se reconectează în interiorul ergosferei, oarecum similar unui proces Penrose.

Pe măsură ce reconectările liniilor de câmp magnetic au loc în afara orizontului evenimentelor, particule de plasmă sunt accelerate la viteze care se apropie de viteza luminii în două direcții diferite, un flux de plasmă ar putea cădea în orizontul evenimentelor, iar celălalt să scape de atracţia găurii negre.

Din perspectiva găurii negre, particula care cade în orizontul evenimentelor ar avea energie negativă. Din afara găurii negre, particula care iese ar avea energie pozitivă care ar putea fi valorificată.

Prin această metodă fluxurile de plasmă care scapă din gaura neagră ar putea servi teoretic ca o sursă practic nelimitată de energie liberă, atâta timp cât gaura neagră continuă să capteze plasmă cu energie negativă.

„Am calculat că procesul prin care se măreşte energia plasmei poate atinge o eficiență de 150%, mult mai mare decât orice centrală electrică care funcționează pe Pământ.

Obținerea unui randament mai mare de 100% este posibil, deoarece găurile negre eliberează energie ce este furnizată plasmei care iese din gaura neagră”, a explicat Asenjo.

Deși este puţin probabil să putem vreodată să valorificăm cumva această energie în mod practic, ideea nu este complet inutilă.

„Spre deosebire de procesul Blandford-Znajek, în care extragerea energiei de rotație este obținută printr-un mecanism pur electromagnetic, mecanismul de extragere a energiei descris aici necesită o inerție a particulelor diferită de zero.

Acest mecanism este, de asemenea, diferit de procesul inițial Penrose, deoarece disiparea energiei magnetice este necesară pentru a produce particulele cu energie negativă”, au scris autorii.

Rezultatele studiului au fost anunțate în Physical Review D.

Traducere după Could We Extract Energy From a Black Hole? Scientists Propose a Wild New Plan