Investigación chilena explica cómo se puede obtener energía de agujeros negros

Un agujero negro es uno de los fenómenos más extraños en la naturaleza y que históricamente ha suscitado el interés de físicos como Stephen Hawking, quien proponía que su energía podía ser aprovechada a través de emisión de mecánica cuántica. En esta ocasión ambos físicos estudiaron una nueva forma de obtener esta energía: con la reconexión magnética en los plasmas, un hallazgo recientemente publicado en Physical Review D.

Esto es posible por las condiciones extraordinarias que se dan alrededor de un agujero negro. Aquí, nos explica Asenjo, el espacio y el tiempo se curvan, formando una singularidad en la realidad desde la que ni siquiera la luz puede escapar, tras el llamado horizonte de eventos. Sin embargo, no todos los agujeros son iguales, existe una variedad de agujeros negros que rotan y, en ellos, existe una región llamada ergosfera fuera del horizonte, donde irremediablemente se arrastra toda la materia, pero aún sin caer dentro. Esto abre la posibilidad de extraer energía. El principio detrás de esta idea es el proceso de Penrose.

“Imagina una partícula (una molécula, un átomo, un auto, o un poroto) moviéndose en la ergosfera de un agujero negro rotante. Esta partícula tendrá cierta energía debido a que tiene masa y a que se mueve con cierta velocidad. De repente se divide en dos partes. Usando la teoría de la Relatividad General, es posible demostrar que si uno de esos pedazos cae al agujero, tendrá energía negativa. Pero la energía total debe conservarse, si el pedazo que cae adquiere energía negativa, entonces, el que escapa tiene una energía mayor a la inicial de la partícula completa”, explica el físico chileno.

Este principio señala que, si lográramos enviar un objeto que se destruya en dos partes en la ergosfera, y luego recolectáramos el trozo que escapó, este vendría con una energía que podría aprovecharse. Es decir, se podría usar al agujero negro como una batería para cargar materia.

¿Una nueva fuente de poder?

El problema del proceso de Penrose es que permite obtener muy poca energía. Asenjo y Comisso se preguntaron entonces, si la curvatura del espacio y el tiempo modifica la estructura y el movimiento del plasma alrededor de un agujero, ¿puede el plasma usarse para extraer grandes cantidades de energía de un agujero? 

Y la respuesta es sí. Esto, porque el llamado cuarto estado de la materia “está ionizada y muy caliente, y gira de forma turbulenta y poderosa alrededor de agujeros negros rotantes, a medida que se precipitan dentro de ellos. En estos plasmas, la materia interactúa con campos electromagnéticos de forma que se producen fenómenos muy energéticos. Uno de estos es la reconexión magnética, la transferencia de energía electromagnética a energía de movimiento del plasma”, señala el investigador.

En lugar de pensar el proceso con dos pedazos de una partícula, se pusieron a trabajar con el plasma eyectado debido a la reconexión que puede ocurrir en la ergosfera y que se mueven a grandes velocidades en direcciones opuestas. “Nosotros demostramos que, cuando esto ocurre, la energía que adquiere el chorro de plasma que escapa del agujero es enorme, mayor a lo que el proceso de Penrose puede producir. Hemos calculado que a través de la reconexión magnética el proceso de obtención de energía alcanza una eficiencia mayor a lo que se produce por cualquier planta de energía en la Tierra”, añade.

Esta investigación aún se realiza en el ámbito teórico. Sin embargo, “eventualmente podremos probar si este fenómeno pertenece a la familia de grandes eventos astrofísicos que ocurren en la naturaleza. Y si, en algún futuro lejano, tuviéramos la tecnología adecuada, podríamos usar los agujeros negros como una fuente de energía casi ilimitada para poder construir un nuevo tipo de civilización”, concluye Asenjo.