Extracción de energía de agujeros negros por extraterrestres sería clave para detectarlos

Una forma efectiva de detectar extraterrestres, según los científicos, es la capacidad de estos seres para extraer energía de los agujeros negros. En teoría, dicha tecnología de extracción dejaría rastros fuera del horizonte de eventos en un agujero negro. Esta sería la razón de la existencia de las llamaradas de plasma, estructuras gaseosas calientes que los científicos ya han detectado cerca de estos poderoso fenómenos cósmicos.

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Dado que el agujero negro más cercano a la Tierra se ubica a más de mil años luz de distancia, difícilmente los humanos vivos podrían atestiguar esta tecnología. Sin embargo, si una civilización avanzada encuentra una forma de tocar estas interrupciones en el espacio-tiempo, los agujeros negros rotativos se convertirían en una fuente casi ilimitada energía.

Luca Comisso, coautor del estudio publicado en la revista Physical Review D., menciona que el próximo paso es descubrir la apariencia de la energía extraída de un agujero negro desde la perspectiva de un observador distante. Los expertos creen que esto tiene potencial para detectar civilizaciones extraterrestres en el Universo. “En este artículo sólo calculamos la física”, señala Comisso. “Ahora, trabajo con un colega para llevar esto a la realidad, detectar civilizaciones e intentar descifrar la clase de señal que deberíamos buscar”.

Agujeros negros giratorios.

La idea de extraer energía de un agujero negro no es nueva. De hecho, en las últimas cinco décadas se publicaron al menos tres formas teóricas de hacerlo. La más famosa apareció en 1969 gracias al físico Roger Penrose, quien el año pasado recibió un Premio Nobel de física por su trabajo sobre agujeros negros.

Penrose esbozó un mecanismo denominado “proceso Penrose” en el que una partícula se divide en dos al lado de un agujero negro giratorio próximo a la velocidad de la luz. Entonces, parte de la partícula cae a través de la ergosfera, una caótica zona del espacio-tiempo fuera del horizonte de eventos, antes de entrar en el propio agujero negro.

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Partículas y energía.

“Un agujero negro gira con tanta velocidad que arrastra el espacio-tiempo como un vórtice”, señala Comisso. Según las ecuaciones, un objeto atravesando la ergosfera puede tener energía negativa, situación que es físicamente imposible en cualquier otro lugar del Universo. “Esta es la única región en donde esto puede convertirse en realidad”, dice el investigador.

Agregar una partícula con energía negativa a un agujero negro, equivaldría a extraer energía de él. Entonces, una civilización extraterrestre avanzada podría tocar la energía del agujero negro capturando parte de la partícula que escapó de la inmensa gravedad del agujero negro. “Sería como alimentar al agujero negro con energía negativa”, dice Comisso.

Penrose consideró una sola partícula dividiéndose en dos. Sin embargo, en la investigación más reciente hablan de plasma gigantesco generado en el disco de acreción alrededor del agujero negro, el disco masivo y supercaliente de materia que orbita la mayoría de los agujeros negros. Como en el plasma encontramos gran cantidad de partículas, este produciría cantidades equivalentes de energía.

Los agujeros negros tienden a “evaporarse” con el paso del tiempo y emiten radiación Hawking  (un concepto de la mecánica cuántica propuesto por Stephen Hawking), aunque hablamos de procesos tan débiles que difícilmente pueden detectarse.

Reconexión magnética.

Felipe Asenjo, astrofísico de la Universidad Adolfo Ibáñez, en Chile, y colaborador de Comisso en el estudio, señala que la extracción de energía de un agujero negro giratorio tiene como consecuencia la creación de plasma por eventos de “reconexión magnética” fuera del horizonte de eventos. En este fenómeno las intensas líneas del campo magnético se enredad, rompen y vuelven a conectar.

Reconexión magnética

La reconexión magnética es un fenómeno común en la superficie de las estrellas. Son fenómenos que liberan enormes cantidades de energía con erupciones de plasma que se desplazan en direcciones diametralmente opuestas. “Mientras las ráfagas de plasma que se producen en las estrellas regresan a la estrella o escapan al espacio, en la ergosfera podrían adquirir energía negativa, a la vez que su chorro de fuga correspondiente adquiere energía adicional, efectivamente a partir del propio agujero negro”, señala Comisso.

Esta propuesta para extraer energía de un agujero negro difiere de la hecha por los astrofísicos Roger Blandford y Roman Znajek en 1977. El par sugirió que los campos magnéticos en las inmediaciones de un agujero negro no se reconectan. Sino que generan un impulso angular adicional en el chorro de plasma que escapa, una especie de “torque electromagnético”.

Ahora, los científicos no cuentan con poder computacional para simular tanto la teoría reciente como la de Blandford-Znajek, pues sólo así podríamos descubrir la forma más eficaz de extraer energía de un agujero negro rotativo. “En el futuro, seremos capaces de hacer simulaciones en supercomputadoras de ambos casos y compararlos”, dice Comisso. “Sin embargo, por ahora no está muy claro”.

¿Cómo «ordeñar» la energía de un agujero negro?

Independientemente de la teoría que demuestre ser correcta, esto podría ayudar a los astrónomos a realizar una estimación más precisa de la rotación de los agujeros negros y cuantificar la energía generada por los chorros de plasma cerca de su horizonte de eventos. El horizonte de eventos es la región a partir de la cual la fuerza gravitacional del agujero negro se vuelve tan poderosa que ni siquiera la luz puede escapar. En otras palabras, son sus “fronteras visibles”.

En un agujero negro en rotación, el horizonte de eventos se encuentra rodeado de partículas de plasma que giran en la misma dirección, lo que produce un campo magnético local. Entonces, la idea para extraer energía es acelerar un par de partículas en direcciones opuestas a una velocidad cercana a la luz. Mientras una termina engullida por el agujero negro, la otra adquiere energía y va por el camino opuesto, logrando escapar del horizonte de eventos.

Dicha energía provendría de la propia rotación del agujero negro, o el momento angular. Sin embargo, para que esto sea posible las partículas deben ubicarse en la ergosfera. Y la propuesta es emplear el campo magnético para lograrlo.

“Nuestra teoría señala que cuando las líneas del campo magnético se desconectan y reconectan de cierta forma, estas pueden acelerar partículas de plasma en energías negativas, y ahí es posible extraer grandes cantidades de energía del agujero negro”, señala Luca Comisso, investigador de la Universidad de Columbia.

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