¿Podemos extraer energía de un agujero negro? Los científicos proponen un nuevo plan territorial

Durante décadas, los científicos se han enfrentado a un complejo rompecabezas en física: ¿se pueden producir teóricamente cantidades masivas de energía al girar? agujeros negros ¿Alguna vez ha sido explotado por manos humanas?

Si las sociedades futuras pueden de alguna manera hacer este maravilloso trabajo, entonces el suministro de energía Civilizaciones de galaxias distantes Puede sonar tranquilizador: ahora los científicos tienen una nueva explicación de cómo podría ocurrir algún día una extracción tan extraña.

Los agujeros negros suelen estar rodeados por una “sopa” caliente de partículas de plasma que llevan un campo magnético, El explica El astrofísico Luca Comiso de la Universidad de Columbia.

“Nuestra teoría muestra que cuando las líneas del campo magnético se separan y se vuelven a conectar, exactamente de la manera correcta, pueden acelerar las partículas de plasma a energías negativas y se pueden extraer grandes cantidades de energía de los agujeros negros”.

El nuevo trabajo de Comiso – en coautoría con el físico Felipe A. Asenjo en la Universidad Adolfo Ibáñez en Chile – Una nueva perspectiva para observar cómo funciona la extracción de energía de un agujero negro giratorio.

Dada su masa máxima, es natural suponer que los agujeros negros también contienen una gran cantidad de energía. Desafortunadamente, todo está encerrado en un cráter resbaladizo del espacio-tiempo.

En las condiciones en las que orbita esta masa, es posible sumergir un dedo del pie en esta enorme piscina de energía a medida que se arrastran las pendientes del espacio-tiempo.

Un método ingenioso fue propuesto por el físico y matemático de Oxford Roger Penrose. En lo que se conoció como Proceso de PenroseEn teoría, la energía podría extraerse de la región fuera del horizonte de eventos del agujero negro, llamada La ergosfera, A medida que el espacio-tiempo gira debido a los efectos de la rotación del agujero negro.

Los cálculos de Penrose sugirieron que si una partícula se dividía en dos partes dentro de la atmósfera, una de las cuales caía en el horizonte de sucesos y la otra escapaba de la atracción gravitacional del agujero negro, entonces la energía producida por el objeto que se escapa sería teóricamente extraíble, aunque prácticamente imposible.

Esta famosa idea fue verificada experimentalmente por científicos en un artículo publicado hace apenas unos meses, pero no es el único método propuesto para aprovechar la energía de un agujero negro en rotación.

Radiación de Hawking, Basado en emisiones de mecánica cuántica, es otro método, como se le conoce como Operación Blandford – ZangekComo la energía se puede extraer electromagnéticamente a través del campo magnético alrededor del agujero negro.

En el análisis de Comisso y Asenjo, el magnetismo también juega un papel central, específicamente, a medida que las líneas del campo magnético se refractan y se vuelven a unir dentro de la ergosfera, pero también replantea alguna reflexión sobre el proceso de Penrose.

Cuando los procesos de reconexión magnética ocurren fuera del horizonte de eventos, las partículas de plasma que se dividen se aceleran a velocidades cercanas a la velocidad de la luz en dos direcciones diferentes, un flujo de plasma puede caer en el horizonte de eventos, mientras que el otro escapa.

Desde la perspectiva de un agujero negro, la partícula que cae estaría saturada con una cantidad negativa de energía. Desde fuera del agujero negro, la partícula que sale tendrá energía positiva que puede activarse.

A través de este método, el escape de corrientes de plasma con exceso de energía podría actuar teóricamente como una fuente casi infinita de energía libre, siempre que el agujero negro continúe engullendo plasma de energía negativa, es decir.

“Calculamos que el proceso de activación del plasma podría alcanzar una eficiencia de hasta el 150 por ciento, que es mucho más alta que cualquier central eléctrica que opere en la Tierra”, agregó. Asingo explica.

“Alcanzar una eficiencia superior al 100 por ciento es posible porque los agujeros negros pierden energía, que se entrega libremente al plasma que escapa del agujero negro”.

Si bien es poco probable que podamos explotar esta generación de energía de una manera práctica de alguna manera, esto no significa que sea completamente inútil.

Desde la perspectiva de un astrónomo, este fenómeno podría ser la fuente de la erupción del agujero negro, que representa una liberación masiva de energía de radiación sin explotar al espacio.

“A diferencia del proceso de Blandford-Znajek, en el que la extracción de energía rotacional se obtiene a través de un mecanismo puramente electromagnético, el mecanismo de extracción de energía descrito aquí requiere la inercia de partículas distintas de cero”. Los autores escriben.

“Este mecanismo también difiere del proceso original de Penrose, en que la energía magnética necesita ser disipada para producir las partículas de energía negativa. Obviamente, todos los mecanismos extraen la energía de giro del agujero negro alimentando el agujero negro con energía negativa y momento angular”.

Los resultados se informan en Revisión física d.