Como uma civilização alienígena poderia explorar um buraco negro? Experiência confirma teoria de 50 anos

Por , em 23.06.2020

Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Glasgow (Escócia) realizou um experimento que confirmou uma teoria de 50 anos.

Só isso já seria muito legal, mas fica ainda mais incrível quando descobrimos de que teoria se trata: uma especulação sobre como uma civilização alienígena avançada poderia gerar energia a partir da exploração de um buraco negro.

A hipótese

Em 1969, o físico britânico Roger Penrose sugeriu que seria possível explorar um buraco negro a fim de gerar energia.

Como? Bom, alguém que teria que colocar um objeto dentro da ergosfera, a região próxima ao horizonte de eventos de um buraco negro em rotação.

Neste espaço, o objeto provavelmente adquiriria uma energia negativa. Ao jogá-lo na região, ele seria forçado a se dividir em dois, sendo que uma metade seria engolida e a outra recuperada. Tendo em vista a energia negativa, o objeto engolido estaria perdido, e a metade recuperada ganharia energia em dobro, extraída da rotação do buraco negro.

A teoria parece correta: o processo resulta numa ligeira diminuição na quantidade de movimento angular do buraco negro, o que corresponde a uma transferência de energia.

Agora, o esforço de engenharia necessário para que alguém pudesse concretizá-lo é outra coisa. É por esse motivo que Penrose supôs que somente uma civilização muito avançada, talvez alienígena, fosse capaz de tal feito.

Testando a ideia

Dois anos mais tarde, o físico russo Jakov Seldovich propôs um experimento capaz de provar essa teoria de forma prática, ou de seja, de mostrar que tal transferência de energia é realmente possível (mesmo que nunca cheguemos tão próximos de um buraco negro).

Ele imaginou que ondas de luz torcidas, ao atingir a superfície de um cilindro de metal em rotação a uma determinada velocidade, seriam refletidas com energia extra, extraída da rotação do cilindro, graças a uma peculiaridade do Efeito Doppler.

Para funcionar, no entanto, a experiência exigia que tal cilindro girasse a pelo menos um bilhão de vezes por segundo, um desafio para a tecnologia da época.

O novo estudo

Agora, 50 depois, a equipe de Glasgow finalmente conseguiu demonstrar a teoria experimentalmente, só que usando ondas de som ao invés de luz. O som é uma fonte de frequência bem menor, o que torna mais prático.

Os pesquisadores escoceses construíram um sistema de pequenas caixas de som que criam uma “torção” nas ondas de som. Essas ondas torcidas, por sua vez, são direcionadas a um absorvedor de som rotativo, na forma de um disco de espuma. Um conjunto de microfones atrás do disco capta o som das caixas conforme ele passa pelo disco, o que aumenta constantemente a velocidade de sua rotação.

Se a teoria de Penrose e Seldovich estivesse correta, os cientistas observariam uma alteração na frequência e amplitude das ondas de som conforme elas viajassem pelo disco, causada pelo Efeito Doppler. E foi o que aconteceu.

Espera, o que exatamente aconteceu?

De acordo com Marion Cromb, estudante de doutorado da Universidade de Glasgow e principal autora do artigo, a versão linear do Efeito Doppler é bem conhecida pela maioria das pessoas: é aquele fenômeno que ocorre quando uma sirene de ambulância parece mais alta ao se aproximar do ouvinte. O tom parece subir porque as ondas de som atingem o ouvinte com mais frequência à medida que a ambulância se aproxima, e com menos frequência à medida que passa.

“O Efeito Doppler rotacional é semelhante, mas limitado a um espaço circular. As ondas sonoras distorcidas mudam de tom quando medidas do ponto de vista da superfície rotativa. Se a superfície gira rápido o suficiente, a frequência do som pode fazer algo muito estranho – pode ir de uma frequência positiva para uma negativa e, ao fazê-lo, rouba energia da rotação”, explicou.

No experimento, de fato, conforme a velocidade do disco aumentou, o tom do som nas caixas diminuiu até ficar inaudível. Em seguida, aumentou de novo até atingir e ultrapassar seu tom anterior, com uma amplitude até 30% maior do que o som original saindo das caixas.

“O que está acontecendo é que a frequência das ondas sonoras está sendo alterada para zero à medida que a velocidade de rotação aumenta. Quando o som recomeça, é porque as ondas passaram de uma frequência positiva para uma negativa. Essas ondas de frequência negativa são capazes de absorver parte da energia do disco giratório de espuma, tornando-se mais altas no processo – exatamente como Seldovich propôs em 1971”, concluiu Cromb.

Inacreditável, não? Algum alien pode estar fazendo isso em um buraco negro agora mesmo para ligar sua TV ou carregar seu celular.  

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado na revista científica Nature Physics. [Phys]

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