quinta-feira, 30 de julho de 2015

É Possível Extrair Energia de Um Buraco Negro? [Artigo]

Um buraco negro não é simplesmente um comedor de matéria e energia, como você poderia pensar. Saiba que atirando-se matéria na direção de um buraco negro, há possibilidade de se extrair energia no processo. Veja agora como um buraco negro pode ser transformado em uma turbina, capaz de energizar uma civilização inteira:
Hipernovas: É Possível Extrair Energia de Um Buraco Negro? [Artigo]
Imagem: NASA/http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA08696.



Rotação e ergosfera

Como quase tudo que existe no Universo, buracos negros giram e sua rotação afeta o espaço em torno deles. Ela faz também, com que buracos negros não sejam perfeitamente simétricos.

O horizonte de eventos é a fronteira a qual, se cruzada, não permite que nada mais escape da atração gravitacional do buraco negro, nem mesmo a luz. É onde o buraco negro se torna realmente negro.

Parece-se com uma esfera perfeita em volta de um ponto central, sem tamanho algum e com densidade infinita - A singularidade. Não importa por qual direção você se aproxime, você notaria o horizonte de eventos sempre da mesma forma.

Mas aí vem a ergosfera. A ergosfera é uma região do espaço que é arrastada em volta do buraco negro, como a água de uma pia que gira em torno da saída da água, quando retiramos a tampinha que evita que a água escoe. A ergosfera, ao contrário do horizonte de eventos, é uma elipse. A melhor analogia que podemos fazer entre o horizonte de eventos e a ergosfera, é pensar em um ovo cozido. Ao partirmos ao meio, longitudinalmente, a gema seria o horizonte de eventos e a clara, a ergosfera.
Imagem: www.wikipedia.org.

A ergosfera vai afinado conforme se aproxima dos polos do buraco negro e bem nos polos, a fronteira entre a ergosfera e o horizonte de eventos é a mesma. Conforme você fosse se movendo em direção ao equador do buraco negro, a ergosfera aumentaria e aumentaria.

Sua experiência com a ergosfera poderia varia muito, dependendo de onde você se aproximasse dela. Se você se aproximasse dela pelos polos do buraco negro, você praticamente não sentiria traços de rotação, até que atingisse o horizonte de eventos e desaparecesse para sempre, mas se você se aproxiasse pelo equador, seria pego pela rotação do buraco negro muito antes de atingir o horizonte de eventos.

Divida e conquiste

Então, digamos que a espaçonave na qual você estivesse fosse pêga pela ergosfera. Neste momento, sua nave estaria em uma zona "separada" do resto do Universo. Ela teria sido pega em rotação junto com o resto do espaço em volta dela. Você poderia sentir, em determinado momento, sua espaçonave quebrando ao meio ou em pedaços.

Não se preocupe, nem tudo está perdido.

De acordo com o físico Roger Penrose, você não apenas poderia sobreviver à ergosfera, como também poderia sair de lá mais rapidamente que quando entrou. Quando um objeto com velocidade e trajetória precisas entra em uma ergosfera, poderia partir-se em dois. A parte "infeliz" é capturada e cai em direção ao horizonte de eventos e depois ruma à singularidade, desaparecendo para sempre do universo conhecido. A outra, é lançada para fora da ergosfera.

A metade que escapa da ergosfera sai então com mais energia que o objeto inteiro que havia entrado na mesma anteriormente. De onde esta energia veio então? Ela veio da energia rotacional do buraco negro.

Se você estiver em um carrossel e lançar seu amigo para fora do carrossel na mesma direção na qual ele gira, seu amigo sairá voando e o carrossel perderá um pouco da sua energia rotacional para seu amigo, girando assim, mais lentamente.

Buracos negros, neste sentido, agem como poderosíssimos carrosséis. Uma pequeníssima fração da sua energia rotacional é transferida para a metade que escapa da ergosfera.

Alguns físicos vislumbram então, uma civilização muito mais avançada que a nossa, ou até mesmo a nossa, em um futuro distante, utilizando-se de cálculos precisos e uma boa quantidade de energia inicial. Tais civilizações diminuiriam as velocidades de rotação de buracos negros lançando coisas em suas direções. Elas então se aproveitariam da energia extra de objetos expelidos pelas suas ergosferas.
Imagem: NASA/http://www.nasa.gov/mission_pages/swift/bursts/short_burst_oct5.html.

Referência: http://io9.com/how-to-use-a-black-holes-spin-to-harvest-energy-1720512774