Am putea folosi puterea din gaurile negre?

Imaginati-va scena: civilizatiile foarte avansate obtin cantitati enorme de energie din gaurile negre, fie ca o extrag din stele prabusite, fie ca fac mini-gauri artificiale care alimenteaza navele spatiale. Cat de fezabil ar putea fi, de fapt, sa atingi puterea intr-o zi a acestor behemoti cosmici? In mod clar, este cu mult, mult dincolo de tehnologia actuala – dar detaliile obositoare, cum ar fi restrictiile fizice, nu i-au oprit pe fizicienii teoretici sa exploreze intrebarea.

Gaurile negre sunt stele care s-au ars si s-au prabusit sub propria gravitatie pana la un punct infinit de mic in spatiu – o singularitate. In interiorul asa-numitului orizont de evenimente, chiar si lumina este prinsa de o atractie gravitationala uriasa. Asadar, gaurile negre au fost candva considerate ca niste pusti sterpe, de unde nu putea scapa nimic – mai degraba ca energie se scurge decat surse de energie.

Dar aceasta viziune a evoluat odata ce Stephen Hawking si altii au adus fizica cuantica in amestec.

Array

Hawking a aratat in anii 1970 ca gaurile negre ar trebui sa emita energie de la limitele lor sub forma radiatiei produse de fluctuatiile cuantice ale spatiului gol in sine. In cele din urma, gaura neagra se radiaza – se evapora.

Cu toate acestea, aceasta radiatie este emisa foarte incet. Este posibil sa se induca o gaura neagra pentru a elibera mai repede toata radiatia Hawking, astfel incat sa devina efectiv ca o minge de combustibil? Aceasta nu este o speculatie inactiva sau cvasimagica, pentru ca fizicienii au crezut de cel putin 30 de ani ca ar putea fi posibil.

In 1983 fizicienii George Unruh si Robert Wald au sugerat coborarea unei forme de dispozitiv de colectare a energiei – o putem gandi pur si simplu ca o „cutie” pentru captarea radiatiilor – dintr-un punct indepartat pana aproape de orizontul de evenimente al gaurii, unde s-ar umple cu radiatii Hawking. Ai putea apoi sa-l aduci din nou, la fel ca si cum ai umple o galeata cu apa dintr-o fantana.

Efectuata in mod repetat, aceasta manevra ar elimina treptat gaura neagra din „atmosfera sa fierbinte” de radiatii. Unruh si Wald au estimat ca, in principiu, se poate extrage mai multa energie pe secunda dintr-o singura gaura neagra decat este radiata din toate stelele obisnuite din universul observabil. Adevarat, ai avea nevoie de o franghie puternica si un mecanism de infasurare pentru a impiedica tragerea cutiei dincolo de orizontul evenimentelor si inghitirea. Dar, teoretic, fizicienii au spus ca se poate face.

Breaking Bad

Sau poate? Problema, spune Adam Brown de la Princeton Center for Theoretical Science din revista Physical Review Letters, rezida in mecanica simpla si veche a franghiei care tine cutia. Deoarece ar fi intr-un camp gravitational, coarda ar fi supusa constrangerii inevitabile ca nu poate fi mai grea decat poate sustine propria sa forta.

Pentru o franghie obisnuita care atarna in gravitatia Pamantului, tensiunea in franghie creste odata cu inaltimea, deoarece transporta mai mult din propria greutate. In mod ciudat, intr-un camp gravitational foarte puternic, unde spatiul-timp in sine este foarte curbat, tensiunea ramane aceeasi pe toata lungimea. Cu toate acestea, calculele lui Brown arata ca franghia ar putea sa-si sustina propria masa doar fara a se rupe si, prin urmare, nu ar putea suporta masa suplimentara a unei cutii.

O alta constrangere a coardei este ca nu trebuie sa se dezintegreze pur si simplu. Aproape de o gaura neagra, radiatia intensa Hawking creeaza un mediu fierbinte. Daca franghia este coborata prea aproape de orizontul de evenimente, unde radiatia este cea mai abundenta, exista pericolul ca temperatura sa depaseasca aceea la care toata materia obisnuita – cu alte cuvinte, atomii insisi – se topeste intr-un gloop de quarks constituanti. Daca faceti franghia prea usoara, este mai probabil sa se topeasca.

Exista si o alta complicatie. Brown arata ca cutia in sine ar trebui sa fie minuscula, altfel va fi trasa in stricaciune, provocand ruperea franghiei. Pentru a colecta radiatia Hawking a lungimii de unda a luminii, de exemplu, cutiile nu ar trebui sa fie mai mari decat bacteriile tipice.

Iata deci afacerea. Daca va apropiati prea mult de gaura neagra, franghia s-ar putea topi sau rupe – sau, daca este facuta prea masiva pentru a evita acest lucru, s-ar putea prabusi in sine. Dar daca incercati sa extrageti la o distanta mai precauta, nu exista atat de multa radiatie Hawking de colectat. Si Brown arata ca pana si cel mai bun compromis face extractia de energie mult mai lenta decat au sugerat Unruh si Wald.

Cu toate acestea, exista o modalitate marginal mai buna, spune el: eliminati complet cutiile. In 1994, Albion Lawrence si Emil Martinec de la Universitatea din Chicago au propus ca s-ar putea pur si simplu sa infunde „corzi” intr-o gaura neagra si sa lase radiatia Hawking sa le curga ca uleiul in fitilul unei lampi cu ulei. Se credea ca acesta este un proces mai lent decat transportul cutiilor pline de radiatii Hawking. Dar analiza lui Brown arata ca, de fapt, ar extrage gaura in acelasi ritm lent. Intrucat cutiile suspendate prezinta un potential mai mare de functionare defectuoasa, Brown sustine, prin urmare, ca modalitatea preferata de a extrage energia din gaurile negre este de a strapunge orizontul evenimentelor cu o multime de siruri care elimina radiatiile si de a le lasa sa le scurga din existenta. Visele fizicienilor teoretici pot continua.

Daca doriti sa comentati acest articol sau orice altceva pe care l-ati vazut pe viitor, accesati pagina noastra de Facebook sau trimiteti-ne un mesaj pe Twitter .