Confirman teoría sobre cómo una civilización alienígena podría “sacar energía de un agujero negro”

Una teoría de hace 50 años, que comenzó a modo de especulación sobre cómo una civilización alienígena podría usar un agujero negro para generar energía, ha sido verificada en la Universidad de Glasgow. El estudio fue publicado en Nature Physics.

La investigación se inspira en la idea del físico británico Roger Penrose, quien en 1969 sugirió que puede generarse energía al colocar un objeto en la ergosfera del agujero negro, es decir, en la capa externa de su horizonte de sucesos. Para permanecer quieto, este objeto tendría que moverse más rápido que la velocidad de la luz.

Penrose explicaba que el objeto podría adquirir energía negativa del agujero negro si se le suelta en la ergosfera y se le divide en dos para que una mitad caiga en esa área inusual del espacio. En tanto, la otra escaparía gracias a la acción de retroceso y, así, esta mitad recuperada ganaría energía extraída de la rotación del agujero negro.

Sin embargo, la escala del desafío de la ingeniería que requiere el proceso era tan grande que Penrose precisó que solo una civilización muy avanzada podría ser capaz de realizar la tarea.

Dos años más tarde, otro físico llamado Yakov Zel’dovich sugirió que la teoría podría probarse con un experimento más práctico y “terrestre”. Propuso que las ondas de luz “retorcidas”, que golpean la superficie de un cilindro metálico giratorio —que gira a la velocidad correcta— terminarían reflejándose con energía adicional extraída de la rotación del cilindro gracias a una peculiaridad del efecto doppler rotacional.

Pero la idea de Zel’dovich se ha mantenido únicamente en el ámbito de la teoría desde 1971 porque, para que el experimento funcione, su cilindro de metal propuesto necesitaría rotar al menos mil millones de veces por segundo, otro desafío insuperable para los límites actuales de la ingeniería humana.

Luz por sonido

Sin embargo, los investigadores de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Glasgow finalmente han encontrado una manera de demostrar experimentalmente el efecto que propusieron Penrose y Zel’dovich. En lugar de retorcer la luz, emplearon el sonido, una fuente de frecuencia mucho más baja y, por lo tanto, mucho más práctica para demostrar en el laboratorio.

El equipo construyó un sistema que utiliza un pequeño anillo de altavoces para crear un giro en las ondas de sonido análogo al giro en las ondas de luz propuesto por Zel’dovich.

Esas ondas de sonido retorcidas fueron dirigidas hacia un absorbente de sonido giratorio hecho de un disco de espuma. Un conjunto de micrófonos detrás del disco captaba el sonido de los altavoces a medida que pasaba por el disco, lo que aumentaba constantemente la velocidad de su giro.

Lo que el equipo buscaba escuchar para saber que las teorías de Penrose y Zel’dovich eran correctas era un cambio distintivo en la frecuencia y amplitud de las ondas de sonido a medida que viajaban por el disco, causado por esa peculiaridad del efecto doppler.

“La versión lineal del efecto Doppler es familiar para la mayoría de las personas”, explica Marion Cromb, estudiante de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad y autora principal del artículo.

“El fenómeno ocurre cuando el tono de una sirena de ambulancia parece aumentar a medida que se acerca al oyente, pero cae mientras se aleja. Esto sucede porque el sonido de las ondas llegan al oyente con más frecuencia a medida que se acerca la ambulancia, y con menos frecuencia a medida que pasa”, continúa Cromb.

El efecto Doppler rotacional es similar, pero se limita a un espacio circular.

“Las ondas de sonido retorcidas cambian su tono cuando se miden desde el punto de vista de la superficie giratoria. Si la superficie gira lo suficientemente rápido, entonces la frecuencia del sonido puede hacer algo muy extraño: puede pasar de una frecuencia positiva a una negativa y, al hacerlo, robar algo de energía de la rotación de la superficie”, indica.

Cambio de frecuencia

A medida que aumentaba la velocidad del disco giratorio durante el experimento de los investigadores, el tono del sonido de los altavoces disminuía hasta que se volvía demasiado bajo para escuchar.

Luego, el tono volvía a subir hasta que alcanzaba su tono anterior, pero más alto, con una amplitud de hasta un 30 % mayor que el sonido original que proviene de los altavoces.

“Lo que escuchamos durante nuestro experimento fue extraordinario. Lo que sucedió es que la frecuencia de las ondas de sonido bajaba a cero a medida que aumentaba la velocidad de giro”, revela Cromb.

“Cuando el sonido comenzaba de nuevo, era porque las ondas habían cambiado de una frecuencia positiva a una frecuencia negativa. Esas ondas de frecuencia negativa eran capaces de tomar parte de la energía del disco de espuma giratoria, volviéndose más fuerte en el proceso, tal como lo propuso Zel’dovich en 1971”, agrega.

Con información de EuropaPress.