Cientistas calculam que é possível extrair enorme quantidade de energia de buracos negros
Soluções da Teoria da Relatividade Geral sugerem que os buracos negros rotatórios armazenam energia rotacional que pode ser extraída. Nos últimos 50 anos, cientistas têm tentado desenvolver métodos para liberar todo esse poder energético. O vencedor do Nobel de Física Roger Penrose teorizou que uma desintegração de partículas poderia drenar energia de um buraco negro; o famoso e falecido Stephen Hawking propôs que os buracos negros poderiam liberar energia através de emissão a partir de efeitos quânticos; enquanto Roger Blandford e Romn Znajek sugeriram torque eletromagnético como um principal meio de extração de energia desses corpos. Agora, em um estudo publicado no periódico Physical Review D (1), os Físicos Luca Comisso da Universidade de Columbia, EUA, e Felipe Asenjo da Universidade Adolfo Ibanez, Chile, encontraram um novo meio de extrair energia de buracos negros ao quebrar e rejuntar linhas de campos magnéticos próximos do horizonte de eventos, o ponto onde nada, nem mesmo a luz, pode escapar do campo gravitacional do buraco negro.
Segundo os resultados do estudo teórico, quando um buraco negro está imerso em um campo magnético extremamente suprido, reconexão das linhas dentro da ergosfera - uma região ao redor dos buracos negros rotatórios onde nada permanece em modo estacionário, e onde a única forma de escape seria alcançando velocidades maiores do que aquela da luz (uma impossibilidade de acordo com a Relatividade Especial) - podem gerar partículas de energia negativa (relativo ao infinito) que caem no horizonte de evento enquanto que as outras partículas aceleradas escapam roubando energia do buraco negro. Nesse cenário, os pesquisadores calcularam que a extração de energia via reconexão magnética é possível quando o giro do buraco negro é alto (spin adimensional a ~ 1) e o plasma associado é fortemente magnetizado (σ > 1/3).
"Os Buracos Negros são comumente cercados por uma 'sopa' quente de partículas de plasma que carregam um campo magnético," disse o primeiro autor do estudo, Luca Comisso, em entrevista para o jornal da Universidade de Columbia (2). "Nossa teoria mostra que quando linhas de campo magnético desconectam e reconectam, de um modo específico, elas podem acelerar partículas do plasma para energias negativas e grande quantidade de energia pode ser extraída do buraco negro."
Em outras palavras, a reconexão das linhas magnéticas aceleram as partículas de plasma em duas diferentes direções. Um fluxo de plasma é empurrado contra o giro do buraco negro, enquanto a outro fluxo é propelido na direção do giro e pode escapar do "abraço mortal" do buraco negro, processo que libera energia que pode ser aproveitada se o plasma engolido pelo buraco negro possuir energia negativa.
Dentro da ergosfera, a reconexão magnética é tão extrema que as partículas de plasma são aceleradas a velocidades próximas da luz. Ali, o contínuo do espaço-tempo rotaciona tão rápido que todos os objetos nessa região giram na mesma direção do buraco negro. A alta velocidade relativa entre os fluxos capturados e de escape é o que permite ao processo proposto extrair massivas quantidades de energia do buraco negro. Aliás, segundo os cálculos do novo estudo, o processo de energização de plasma pode alcançar uma eficiência de 150%, muito maior do que qualquer usina de energia operando na Terra. Uma eficiência maior do que 100% é possível porque buracos negros "vazam" energia, esta a qual é dada de graça ao plasma escapando da ergosfera.
O achado pode permitir que astrônomos melhor estimem o giro de buracos negros rotatórios, dirijam emissões de energia de buracos negros, e pode até mesmo fornecer uma plausível fonte de energia para as necessidades de uma civilização avançada - na escala Kardashev, provavelmente uma civilização entre os Tipos II e III cujo consumo energético ultrapassou a energia fornecida pelo seu sistema estelar (!). E esse processo de extração de energia pode já estar operando em um grande número de buracos negros, explicando talvez poderosas explosões de radiação oriundas desses corpos e detectadas aqui na Terra.
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Daqui a milhões de anos, a humanidade pode alcançar um estágio de expansão galática que necessite de grandes somas de energia mesmo em regiões sem estrelas, e os inúmeros buracos negros rotatórios que permeiam a Via Láctea podem ser uma resposta. A limitação é apenas tecnológica, já que a Física Teórica permite tal feito.
(1) Publicação do estudo: https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.103.023014
(2) Referência adicional: https://news.columbia.edu/energy-particles-magnetic-fields-black-holes
Leitura complementar: O que são os Buracos Negros?
Reviewed by Saber Atualizado
on
março 07, 2021
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