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.
Fonte: Hypescience.com
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