A energia pode ser extraída de um buraco negro? Cientistas propõem um novo plano louco

Por décadas, os cientistas vêm resolvendo um difícil problema físico: será que as enormes quantidades de energia teoricamente produzidas por buracos negros poderiam ser utilizadas pela humanidade?

Se as sociedades futuras fossem de alguma forma capazes de realizar essa grande façanha, pareceria que o fornecimento de energia para civilizações galácticas distantes estaria assegurado - e agora os cientistas têm uma nova explicação de como tal extração poderia um dia se tornar possível.

Os buracos negros são geralmente cercados por uma sopa quente de partículas de plasma carregando um campo magnético, explica o astrofísico Luca Komisso, da Universidade de Columbia.

Nossa teoria mostra que, quando as linhas do campo magnético se separam e se reconectam da maneira correta, elas podem acelerar as partículas de plasma para energias negativas, e grandes quantidades de energia de buraco negro podem ser extraídas.

O novo trabalho de Comisso, em co-autoria com o físico Felipe A. Asenjo, da Universidade Adolfo Ibanez, no Chile, apresenta um novo prisma para ver como pode funcionar a extração de energia de um buraco negro.

Dada sua massa extrema, é natural supor que os buracos negros também contenham enormes quantidades de energia. Infelizmente, tudo isso está bloqueado no "fundo" do espaço-tempo.

Roger Penrose, um eminente físico e matemático da Universidade de Oxford, propôs um método engenhoso. No chamado processo de Penrose, a energia pode teoricamente ser extraída de uma região fora do horizonte de eventos do buraco negro, chamada ergosfera, dentro da qual o espaço-tempo é distorcido pela rotação do buraco negro.

Os cálculos de Penrose mostraram que, se uma partícula se divide em duas partes dentro da ergosfera, uma das quais cai no horizonte de eventos e a outra escapa da atração gravitacional do buraco negro, a energia liberada pelo objeto em fuga pode teoricamente ser extraída.

Essa ideia foi confirmada experimentalmente por cientistas em um artigo publicado há apenas alguns meses, mas não é a única forma proposta de aproveitar a energia de um buraco negro em rotação.

A radiação Hawking, baseada na radiação da mecânica quântica, é outro caminho conhecido como processo Blandford-Znajek, no qual a energia pode ser extraída eletromagneticamente através de um campo magnético ao redor de um buraco negro.

O magnetismo também desempenha um papel central na análise de Commissiono e Asenjo - em particular quando as linhas de força de um campo magnético se rompem e se reúnem dentro da ergosfera - mas também muda algumas das idéias do processo de Penrose.

Como as reconexões magnéticas ocorrem fora do horizonte de eventos - as partículas de plasma são aceleradas a velocidades próximas da velocidade da luz em duas direções diferentes - uma corrente de plasma pode cair no horizonte de eventos e a outra escapar.

Do ponto de vista do buraco negro, a partícula em queda será dotada de uma quantidade negativa de energia. De fora do buraco negro, a partícula que sai terá energia positiva que pode ser acionada.

Usando este método, o vazamento de fluxos de plasma adicionado de energia pode teoricamente servir como uma fonte virtualmente ilimitada de energia livre, desde que o buraco negro continue a consumir plasma de energia negativa.

Calculamos que o processo de excitação de plasma pode atingir uma eficiência de 150 por cento, que é muito maior do que a de qualquer usina em operação na Terra, explica Asenjo.

Alcançar eficiências superiores a 100 por cento é possível porque os buracos negros permitem a passagem de energia, que é doada ao plasma quando sai do buraco negro.

Embora seja improvável que algum dia seremos capazes de aproveitar realisticamente essa energia de um ponto de vista prático, isso não significa que a pesquisa seja completamente inútil.

Do ponto de vista astronômico, esse fenômeno pode ser a causa de explosões de buracos negros, que são enormes explosões de energia de radiação que vão para o espaço.

Ao contrário do processo Blandford-Znajek, no qual a extração de energia rotacional é realizada usando um mecanismo puramente eletromagnético, o mecanismo de extração de energia aqui descrito requer inércia de partícula diferente de zero, escrevem os autores.

Este mecanismo também difere do processo Penrose original, pois a dissipação da energia magnética é necessária para formar partículas de energia negativa. Obviamente, todos os mecanismos extraem a energia rotacional do buraco negro, alimentando o buraco negro com energia negativa e momento angular.

Os resultados são apresentados na Physical Review D.