Astronomía: proponen una nueva teoría para extraer energía de los agujeros negros

Extraer energía de los agujeros negros sería teóricamente posible cortando y reconectando líneas de campo magnético cerca del horizonte de sucesos, el punto desde el que nada puede escapar de su atracción.

Una predicción notable de la teoría de la relatividad general de Einstein, la teoría que conecta el espacio, el tiempo y la gravedad, es que los agujeros negros en rotación tienen enormes cantidades de energía disponible para aprovechar.

Durante los últimos 50 años, los científicos intentaron encontrar métodos para liberar este poder. El físico Nobel Roger Penrose teorizó que la desintegración de una partícula podría extraer energía de un agujero negro; Stephen Hawking propuso que los agujeros negros podrían liberar energía a través de la emisión mecánica cuántica; mientras que Roger Blandford y Roman Znajek sugirieron el par electromagnético como principal agente de extracción de energía.

Ahora, en un estudio publicado en la revista Physical Review D, los físicos Luca Comisso de la Universidad de Columbia y Felipe Asenjo de la Universidad Adolfo Ibáñez en Chile teorizaron a una nueva forma de conseguirlo. "Los agujeros negros están comúnmente rodeados por una 'sopa' caliente de partículas de plasma que llevan un campo magnético", expuso Comisso en un comunicado.

"Nuestra teoría muestra que cuando las líneas del campo magnético se desconectan y se vuelven a conectar, de la manera correcta, pueden acelerar las partículas de plasma a energías negativas y se pueden extraer grandes cantidades de energía de los agujeros negros", aseguró. Este hallazgo podría permitir a los astrónomos estimar mejor el giro de los agujeros negros, impulsar las emisiones de energía de los agujeros negros e incluso podría proporcionar una fuente de energía para las necesidades de una civilización avanzada, dijo Comisso.

Comisso y Asenjo construyeron su teoría sobre la premisa de que la reconexión de los campos magnéticos acelera las partículas de plasma en dos direcciones diferentes. Un flujo de plasma se empuja contra el giro del agujero negro, mientras que el otro es impulsado en la dirección del giro y puede escapar de las garras del agujero negro, que libera energía si el plasma ingerido por el agujero negro tiene energía negativa.

"Es como si una persona pudiera perder peso comiendo dulces con calorías negativas", amplió Comisso, quien explicó que esencialmente un agujero negro pierde energía al comer partículas de energía negativa. "Esto puede sonar extraño, pero puede suceder en una región llamada ergosfera, donde el continuo espacio-tiempo gira tan rápido que cada objeto gira en la misma dirección que el agujero negro", aclaró.

Dentro de la ergosfera, la reconexión magnética es tan extrema que las partículas de plasma se aceleran a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Asenjo, profesor de física, explicó que la alta velocidad relativa entre las corrientes de plasma capturadas y las que escapan es lo que permite que el proceso propuesto extraiga cantidades masivas de energía del agujero negro.

"Calculamos que el proceso de energización del plasma puede alcanzar una eficiencia del 150%, mucho más alta que cualquier planta de energía que opere en la Tierra", dijo Asenjo y continuó: "Alcanzar una eficiencia superior al 100% es posible porque los agujeros negros pierden energía, que se entrega de forma gratuita al plasma que escapa del agujero negro".

El proceso de extracción de energía previsto por Comisso y Asenjo podría estar ya operando en una gran cantidad de agujeros negros. Eso puede ser lo que está impulsando las erupciones de agujeros negros: poderosas explosiones de radiación que se pueden detectar desde la Tierra. "Nuestro mayor conocimiento de cómo se produce la reconexión magnética en las proximidades del agujero negro podría ser crucial para guiar nuestra interpretación de las observaciones actuales y futuras de los agujeros negros con telescopios, como las del Event Horizon Telescope", manifestó Asenjo.

Si bien puede parecer algo de ciencia ficción, extraer energía de los agujeros negros podría ser la respuesta a nuestras necesidades futuras de energía. "Dentro de miles o millones de años, la humanidad podría sobrevivir alrededor de un agujero negro sin aprovechar la energía de las estrellas", expresó Comisso y concluyó: "Es esencialmente un problema tecnológico. Si nos fijamos en la física, no hay nada que lo impida".