gov-civil-vilareal.ptResulta que * puedes * sacar algo de un agujero negro ... pero no es fácil
>Una de las características definitorias de un agujero negro es que nada puede salir de ellos. Por eso se llaman así; son como un pozo infinitamente profundo, y ni siquiera la luz puede escapar. A agujero esa es negro .
Pero, como tantas ideas científicas, cuando miras más de cerca, esa declaración absoluta se vuelve un poco relativa . Tú puede sacar algo de un agujero negro: energía. Y resulta que puedes conseguir mucho. Como un lote mucho.
Ha aparecido un nuevo artículo que muestra cómo se pueden utilizar los campos magnéticos para extraer grandes cantidades de energía de un agujero negro. , y puede impulsar algunos fenómenos astrofísicos que vemos a su alrededor. No es exactamente fácil, y no es como si pudiera cargar su teléfono o calentar su casa con esta técnica (más bien como si los vaporizara hasta sus partículas subatómicas constituyentes que luego se acelerarían hacia afuera muy cerca del velocidad de la luz*), pero sigue siendo muy interesante.
Un agujero negro de alguna manera se puede describir simplemente : Tome un objeto con masa y comprímalo tanto que su velocidad de escape se convierta en la velocidad de la luz. Cuando eso sucede, todo lo que se acerca demasiado es atraído. Nada puede escapar.
En realidad, puede describirlos usando la física regular (newtoniana) simple y antigua, pero para obtener la historia completa, debe usar la Teoría de la relatividad general de Einstein. Las matemáticas se complican rápidamente, e incluso los conceptos se vuelven disparatados. Pero cuando aplica GR, encuentra que un agujero negro, ninguna agujero negro, se puede caracterizar completamente usando solo tres cosas: su masa, su giro y su carga eléctrica.
Un agujero negro clásico simplemente tiene masa, se sienta allí deformando el espacio y el tiempo, y muchas de las cosas importantes que hace dependen de su masa. Pero también puede girar de muchas formas como un planeta, una peonza o una estrella. De hecho, muchos (si no la mayoría) girar a una velocidad muy cercana a la de la luz .
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Una versión anotada de una simulación de un agujero negro explica las diversas partes de este extraño objeto. Crédito: Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA / Jeremy Schnittman
Hay otra cosa muy extraña que los agujeros negros pueden hacer: a medida que giran, arrastran la tela del espacio-tiempo a su alrededor como un batido alrededor de una batidora giratoria. A esto se le llama arrastre de fotogramas (o más técnicamente, el Efecto sediento de lentes ) y tiene algunos efectos secundarios extraños. Por ejemplo, si estás dentro una región alrededor del agujero negro llamada la ergosfera , literalmente no puedes quedarte quieto; dentro de ese volumen, el espacio en sí mismo está siendo empujado en la dirección del giro, por lo que da la vuelta al agujero negro lo quiera o no. Es como estar conectado a una cinta de correr circular. Da vueltas y vueltas.
Pero esa es la clave para sacar energía. Se necesita energía para hacer girar un objeto, energía que se puede liberar al reducir su velocidad, y un agujero negro giratorio tiene un lote de energía. Pero, ¿cómo demonios - bueno, cómo en el Universo - haces eso?
La concepción del artista de un agujero negro con material arremolinándose a su alrededor en un disco de acreción, y también un chorro de materia saliendo de él. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Hay muchas formas, teóricamente, pero una que los teóricos no han sondeado mucho hasta ahora es lo que se llama reconexión magnética .
El gas muy caliente puede ser tan energético que los electrones se separan de sus átomos, y lo llamamos un plasma . A medida que las partículas cargadas del plasma se mueven, crean un campo magnético que puede volverse muy intenso. Las líneas del campo magnético (como puede ver en los diagramas de imán de barra) pueden ser muy fuertes y eso les da tensión; piense en ello como doblar la cuerda de un piano; hay que aplicar mucha fuerza para mantenerlo doblado. Si dejas ir ¡QUEBRAR!
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El plasma que orbita un agujero negro puede tener campos magnéticos ridículamente fuertes. A medida que el plasma se mueve, las líneas del campo magnético también pueden enredarse, enredarse y romperse. Cuando lo hacen, liberan energía. Una forma en que lo hacen es acelerando las partículas subatómicas que los rodean, a veces a velocidades cercanas a la de la luz. Las erupciones solares en la superficie del Sol se crean de esta manera. , por lo que es un efecto real.
Aquí es donde las cosas se ponen raras (sí, claro, sé que estás pensando; esta es donde).
Las partículas se crean a partir de energía y se destruyen en pares. Si las cosas están alineadas correctamente, una de esas partículas grita en la dirección en la que gira el agujero negro y la otra en la dirección opuesta. Si esto sucede dentro de la ergosfera, el que se mueve en la misma dirección que el giro saldrá, escapando al espacio. El otro, yendo en contra del giro, caerá. Pero, debido a que se estaba moviendo en la dirección opuesta al giro, esto, en efecto, ralentiza el agujero negro .
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La desaceleración del agujero negro significa que libera energía, que es quitada por la partícula que escapa . Desde su punto de vista, parado (bien) fuera del agujero negro, solo ve partículas que salen a una velocidad cercana a la de la luz y que el agujero negro se ralentiza un poco.
En otras palabras, se ha extraído energía del agujero negro.
Ilustración de un agujero negro mientras desgarra una estrella, creando un disco de acreción giratorio de material a su alrededor, y lanza enormes haces de materia enrollados por su campo magnético. Crédito: Aurore Simonnet y el Goddard Space Flight Center de la NASA
En el documento, los científicos calculan que la eficiencia energética es del 150%, lo que significa que literalmente obtienes más energía de la que ingresas. Eso suena imposible, pero recuerda que estás aprovechando una fuente de energía que ya existe, el giro del agujero negro. Entonces, la energía no se crea a partir de la nada.
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Este proceso puede generar grandes cantidades de energía. Ahora, fíjense, en esa forma, un campo de radiación de partículas subatómicas lo suficientemente fuerte como para cocinarlos completamente, la energía no es muy útil para nosotros los humanos. Tal vez en miles de años estaremos en una etapa tecnológica en la que podamos llegar a un agujero negro y usar esa energía, pero por ahora eso está un poquito más allá de nosotros.
Pero no la naturaleza. Cuando miramos los agujeros negros, especialmente los que se encuentran en los centros de las galaxias activas, los vemos brillar con bastante energía. No está del todo claro por qué; una idea es que el material del disco de materia que los rodea cae abruptamente, lanzando poderosas ráfagas de energía. Pero es posible que la reconexión magnética en ese plasma esté acelerando partículas en cantidades tremendas a apenas un pelo por debajo de la velocidad de la luz. Si es así, entonces la naturaleza está haciendo lo que nosotros mismos no podemos: sacar algo de un agujero negro. Y es mucho de algo, ya que las llamaradas que se ven en las galaxias activas pueden fácilmente ser millones muchas veces más luminoso que el sol.
Ahora, es posible que no desee estar demasiado cerca de una fuente como esa. Pero si hay una manera de aprovecharlo (¡y almacenarlo!), Unos pocos segundos de esa energía impulsarían a toda la civilización humana durante mucho, mucho tiempo.
Algún día. Primero, hay algunos problemas técnicos que resolver. Pero puedo imaginarme, en el futuro, todas las casas vendrán con un agujero negro cuántico giratorio que no solo proporciona todas sus necesidades energéticas, sino que, si se usa a la manera de la gravedad de la vieja escuela, también sería un triturador de basura decente.
* Lo cual, como se ha señalado, es malo; aunque no se ha demostrado que el problema de la reversión protónica total se eleve al nivel de significación estadística ( Spengler y col., 1985 ).
