Los agujeros negros son potentes motores gravitacionales. Entonces podrías imaginar que debe haber una manera de extraer energía de ellos si tuvieras la oportunidad, y estarías en lo cierto.
Ciertamente, podríamos aprovechar todo el calor y la energía cinética del disco de acreción y los chorros de un agujero negro, pero incluso si todo lo que tuvieramos fuera un agujero negro en el espacio vacío, aún podríamos extraer energía mediante un truco conocido como proceso de Penrose.
Propuesto por primera vez por Roger Penrose en 1971, es una forma de extraer energía rotacional de un agujero negro. Utiliza un efecto conocido como arrastre de cuadros, donde un cuerpo en rotación gira el espacio cercano de tal manera que un objeto que cae hacia el cuerpo es arrastrado ligeramente a lo largo de la trayectoria de rotación.
hemos observó el efecto cerca de la Tierra,
En términos generales, el proceso de Penrose consiste en volar hacia la ergosfera de un agujero negro que gira rápidamente y luego liberar un poco de masa o radiación en el agujero negro. La patada rotacional resultante te aleja del agujero negro más rápido de lo que te acercaste. La energía extra que se obtiene se equilibra ralentizando la rotación del agujero negro.
En teoría, este proceso puede extraer hasta el 20 por ciento de la energía masiva del agujero negro, lo cual es enorme. En comparación, fusionar hidrógeno con helio sólo produce alrededor del 1 por ciento de la energía en masa.
Por supuesto, los físicos teóricos nunca están satisfechos. Si se puede extraer el 20 por ciento de la energía masiva de un agujero negro, ¿por qué no más?
Este es el tema de un artículo reciente, aunque cabe señalar que se centra en una idea de agujero negro más abstracta que la que vemos en el Universo.
Los agujeros negros simples se pueden caracterizar por tres cosas: masa, rotación y carga eléctrica. Los agujeros negros que observamos tienen los dos primeros, pero como la materia es eléctricamente neutra, no el tercero. Este artículo se centra en los agujeros negros cargados.
Nuestro Universo también se está expandiendo y puede describirse a grandes rasgos mediante una solución a las ecuaciones de Einstein conocida como espacio de Sitter. Describe un universo vacío con una constante cosmológica positiva. El espacio Anti-de Sitter (AdS) sería un universo con una constante cosmológica negativa.
Aunque AdS no describe nuestro Universo, permite algunos trucos matemáticos que les encantan a los teóricos, por lo que a menudo se utiliza para explorar los límites de la relatividad general. Este artículo analiza específicamente un agujero negro cargado en el espacio anti-de Sitter.
Aunque este estudio es completamente hipotético, es interesante como escenario de “qué pasaría si”. En lugar de extraer energía de la rotación de un agujero negro, los autores analizan cómo extraer energía a través de la desintegración de partículas utilizando el efecto Bañados-Silk-West (BSW).
Usando algún tipo de espejos de confinamiento físico o electromagnético, las partículas pueden reflejarse hacia adelante y hacia atrás cerca del horizonte de sucesos, ganando energía del agujero negro hasta que se desintegran como energía utilizable.
El problema con esta idea, como muestran los autores, es que puede conducir a un efecto descontrolado en el que la energía de las partículas amplifica la energía de las partículas en una forma de retroalimentación, lo que lleva a lo que se conoce como una bomba de agujero negro. Entonces, si te encuentras construyendo una planta de energía cerca de un agujero negro cargado en un universo anti-De Sitter, anda con cuidado.
Pero lo más interesante es que los autores también observaron el caso de un agujero negro cargado en un universo anti-De Sitter que de otro modo estaría vacío. En este caso, también se extraería energía del agujero negro.
En lugar de espejos, la propia estructura del espacio-tiempo actuaría como una especie de cámara de confinamiento. Entonces, el agujero negro cargado liberaría energía por sí solo. Sería similar a la radiación de Hawking, pero en este caso no depende de la gravedad cuántica. Los autores también descubrieron que este caso no conduce a una bomba de agujero negro.
Como se mencionó anteriormente, nada de esto se aplica a los agujeros negros reales de nuestro Universo. Hasta donde sabemos, el proceso de Penrose es lo mejor que podemos hacer.
Pero estudios como este son útiles por lo que revelan sobre la naturaleza fundamental del espacio y el tiempo. Y ahora sabemos que incluso en un antiuniverso extraño que sólo podemos imaginar, los agujeros negros pueden liberar energía con el tiempo.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el artículo original.