Desvendando o Poder Oculto dos Buracos Negros: Extrair Energia é Possível?
Buracos negros são fontes imensas de poder gravitacional, indicando a possibilidade de extração de energia em condições ideais, como se poderia prever.
É possível capturar as energias térmica e cinética do disco de acreção e dos jatos ao redor de um buraco negro. No entanto, mesmo na presença de um buraco negro isolado no vácuo, ainda é possível extrair energia utilizando um método conhecido como processo de Penrose.
Concebido por Roger Penrose em 1971, esta técnica envolve o aproveitamento da energia rotacional de um buraco negro. Ela se baseia em um fenômeno chamado arrasto de quadro, onde um objeto giratório distorce o espaço ao seu redor, fazendo com que objetos que caem em sua direção sejam levemente puxados em sua trajetória rotacional.
Este efeito, que é mínimo ao redor da Terra, torna-se extremamente pronunciado próximo a um buraco negro em rotação. Na ergosfera, uma zona próxima ao buraco negro, este efeito é tão intenso que objetos podem ser impulsionados a velocidades que superam a da luz no vácuo.
A ideia básica do processo de Penrose é adentrar a ergosfera de um buraco negro que gira rapidamente, ejetar alguma massa ou radiação para dentro dele. Essa ação resulta em um impulso rotacional que te afasta do buraco negro a uma velocidade maior do que a da aproximação. A energia ganha é compensada pela redução da velocidade rotacional do buraco negro.
Teoricamente, este método poderia extrair até 20% da energia de massa de um buraco negro, uma quantidade significativa em comparação com o mero 1% de rendimento obtido na conversão de hidrogênio em hélio.
Contudo, os físicos teóricos estão constantemente desafiando os limites, questionando se é possível extrair mais de 20% da energia de massa de um buraco negro.
Um estudo recente, embora abstrato, explora essa questão. Ele examina buracos negros definidos por três características: massa, rotação e carga elétrica. Enquanto os buracos negros observados possuem massa e rotação, eles não têm carga, devido à natureza neutra da matéria. Este estudo, porém, foca em buracos negros carregados.
Nosso universo em expansão pode ser aproximado usando o espaço de Sitter, caracterizado por uma constante cosmológica positiva e representando um universo vazio. Por outro lado, o espaço anti-de Sitter (AdS) possui uma constante cosmológica negativa.
Embora o AdS não descreva nosso universo, ele é uma ferramenta útil para exploração teórica da relatividade geral. O artigo em questão analisa um buraco negro carregado em um cenário AdS.
Embora hipotética, essa pesquisa apresenta cenários intrigantes de “e se”. Em vez de aproveitar a energia rotacional, ela explora a extração de energia através da decadência de partículas, facilitada pelo efeito Bañados-Silk-West (BSW).
Neste cenário, partículas são refletidas para frente e para trás perto do horizonte de eventos, amplificadas pela energia do buraco negro, até que decaiam em uma forma utilizável. Este método, no entanto, poderia potencialmente desencadear uma amplificação de energia em cascata, levando a um fenômeno conhecido como bomba de buraco negro, especialmente perto de um buraco negro carregado em um universo AdS.
O estudo também examina um buraco negro carregado em um universo AdS desolado. Aqui, a estrutura do espaço-tempo em si poderia servir como um mecanismo de contenção, permitindo que o buraco negro libere energia espontaneamente. Este processo, distinto da radiação de Hawking, não depende da gravidade quântica e não resulta em uma bomba de buraco negro.
Embora esses conceitos não se apliquem a buracos negros reais em nosso universo, onde o processo de Penrose permanece a opção mais viável, pesquisas como essa oferecem percepções valiosas sobre as propriedades intrínsecas do espaço e do tempo. Elas revelam que, mesmo em um anti-universo hipotético, buracos negros podem liberar energia gradualmente ao longo do tempo. [Science Alert]
