gov-civil-vilareal.ptAcontece que você * pode * tirar algo de um buraco negro ... mas não é fácil
>Uma das características que definem um buraco negro é que nada pode sair dele. É por isso que eles são chamados assim; eles são como um poço infinitamente profundo, e nem mesmo a luz pode escapar. UMA orifício isso é Preto .
Mas, como tantas ideias na ciência, quando você olha mais de perto, essa afirmação absoluta se torna um pouco relativa . Você posso tire algo de um buraco negro: Energia. E, ao que parece, você pode conseguir muito. Como um muito bastante.
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Um novo artigo foi publicado mostrando como os campos magnéticos podem ser usados para extrair grandes quantidades de energia de um buraco negro , e pode alimentar alguns fenômenos astrofísicos que vemos ao seu redor. Não é exatamente fácil, e não é como se você fosse capaz de carregar seu telefone ou aquecer sua casa com esta técnica (mais como se você os vaporizasse em suas partículas subatômicas constituintes que seriam então aceleradas para fora muito perto do velocidade da luz*), mas ainda é extremamente legal.
Um buraco negro de algumas maneiras pode ser descrito simplesmente : Pegue um objeto com massa e comprima-o tanto que sua velocidade de escape se torne a velocidade da luz. Quando isso acontece, tudo o que chega perto demais é puxado para dentro. Nada pode escapar.
Você pode realmente descrevê-los usando a velha física regular (newtoniana), mas para obter a história completa, você precisa usar a Teoria da Relatividade Geral de Einstein. A matemática fica complicada rapidamente, e até os conceitos ficam complicados. Mas quando você aplica GR, você descobre que um buraco negro, algum buraco negro pode ser completamente caracterizado usando apenas três coisas: sua massa, seu spin e sua carga elétrica.
Um buraco negro clássico apenas tem massa, sentado lá, distorcendo o espaço e o tempo, e muitas das coisas importantes que ele faz dependem de sua massa. Mas também pode girar de várias maneiras, como um planeta, um topo ou uma estrela. Na verdade, muitos (senão a maioria) gire muito perto da velocidade da luz .
Uma versão anotada de uma simulação de buraco negro explica as várias partes deste objeto bizarro. Crédito: Goddard Space Flight Center da NASA / Jeremy Schnittman
Há outra coisa muito estranha que os buracos negros podem fazer: conforme eles giram, eles arrastam o tecido do espaço-tempo ao redor deles como um smoothie em torno de uma lâmina giratória. Isso é chamado de arrastar de quadro (ou mais tecnicamente, o Efeito Lense-Thirring ) e tem alguns efeitos colaterais estranhos. Por exemplo, se você estiver dentro uma região ao redor do buraco negro chamada a ergosfera , você literalmente não consegue ficar parado; dentro desse volume, o próprio espaço está sendo puxado na direção do giro, então você contorna o buraco negro, queira ou não. É como estar preso a uma esteira circular. Ao redor e ao redor você vai.
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Mas essa é a chave para liberar energia. É necessária energia para girar um objeto, energia que pode ser liberada diminuindo sua velocidade, e um buraco negro giratório tem um muito de energia. Mas como na Terra - bem, como no Universo - você faz isso?
A concepção artística de um buraco negro com material girando em torno dele em um disco de acreção e também um jato de matéria partindo dele. Crédito: NASA / JPL-Caltech
Existem muitas maneiras, teoricamente, mas uma que não foi muito explorada pelos teóricos até agora é o que é chamado reconexão magnética .
O gás muito quente pode ser tão energético que os elétrons são arrancados de seus átomos, e nós o chamamos de plasma . Conforme as partículas carregadas no plasma se movem, elas criam um campo magnético que pode se tornar muito intenso. As linhas do campo magnético (como você vê nos diagramas de barra magnética) podem ser muito fortes, e isso lhes dá tensão - pense nisso como dobrar uma corda de piano; você tem que aplicar muita força para mantê-lo dobrado. Se você deixar ir, FOTO!
O plasma orbitando um buraco negro pode ter campos magnéticos ridiculamente fortes. À medida que o plasma se movimenta, as linhas do campo magnético também podem se enrolar, se enroscar e se quebrar. Quando o fazem, eles liberam energia. Uma maneira de fazer isso é acelerando as partículas subatômicas ao seu redor, às vezes a velocidades próximas à da luz. As erupções solares na superfície do Sol são criadas desta forma , então é um efeito real.
É aqui que as coisas ficam estranhas (sim, claro, eu sei que você está pensando; isto é onde).
As partículas são criadas a partir da energia e explodidas aos pares. Se as coisas estiverem alinhadas corretamente, uma dessas partículas grita na direção em que o buraco negro está girando e a outra na direção oposta. Se isso acontecer dentro da ergosfera, aquele que se move na mesma direção do giro sairá, escapando para o espaço. O outro, indo contra o giro, vai cair. Mas, como estava se movendo na direção oposta do giro, isso na verdade retarda o buraco negro .
A desaceleração do buraco negro significa que ele libera energia, que é levado embora pela partícula que escapa . Do seu ponto de vista, estando (bem) do lado de fora do buraco negro, você apenas vê as partículas chegando perto da velocidade da luz e o buraco negro diminuindo um pouco a velocidade.
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Em outras palavras, a energia foi extraída do buraco negro.
Obra de arte de um buraco negro que rasga uma estrela, criando um disco de acreção giratório de material ao seu redor e dispara enormes feixes de matéria enrolados por seu campo magnético. Crédito: Aurore Simonnet e Goddard Space Flight Center da NASA
No artigo, os cientistas calculam que a eficiência energética é de 150% - isso significa que você literalmente obtém mais energia do que gasta. Isso parece impossível, mas lembre-se de que você está explorando uma fonte de energia que já existe, o giro do buraco negro. Portanto, a energia não é criada do nada.
Este processo pode gerar grandes quantidades de energia. Agora, preste atenção, nessa forma - um campo de radiação de partículas subatômicas forte o suficiente para cozinhá-lo completamente - a energia não é terrivelmente útil para nós, humanos. Talvez em milhares de anos estejamos em um estágio tecnológico em que podemos chegar a um buraco negro e usar essa energia, mas por enquanto isso está um pouco além de nós.
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Mas não a natureza. Quando olhamos para os buracos negros, especialmente aqueles nos centros de galáxias ativas, os vemos cintilando com bastante energia. Não está totalmente claro o porquê; uma ideia é que o material do disco de matéria ao redor deles cai abruptamente, lançando explosões poderosas de energia. Mas é possível que a reconexão magnética nesse plasma esteja acelerando as partículas em quantidades tremendas a apenas um fio de cabelo da velocidade da luz. Nesse caso, a natureza está fazendo o que nós mesmos não podemos: tirar algo de um buraco negro. E é muito importante, já que as chamas vistas em galáxias ativas podem ser facilmente milhões de vezes mais luminoso que o sol.
Agora, você pode não querer ficar muito perto de uma fonte como essa. Mas se houver uma maneira de acessá-la (e armazená-la!), Alguns segundos dessa energia abasteceriam toda a civilização humana por um longo, longo tempo.
Algum dia. Existem alguns problemas técnicos para resolver primeiro. Mas posso imaginar, no futuro, cada casa vindo com um buraco negro quântico giratório isso não apenas fornece todas as suas necessidades de energia, mas, se usado da maneira da gravidade da velha escola, também seria um bom triturador de lixo.
* O que, como foi observado, é ruim; embora a questão da reversão protônica total não tenha mostrado subir ao nível de significância estatística ( Spengler et al., 1985 )
