Buchi neri: sarebbe possibile usarli come fonte energetica?

Sebbene li conosciamo da tempo non capiamo ancora completamente i buchi neri e quel poco che sappiamo è pieno di stranezze e grattacapi. Se c’è una cosa che probabilmente sai sui buchi neri  è che nulla può sfuggirli, nemmeno la luce. Tuttavia un fenomeno teorico peculiare, noto come Processo di Penrose, suggerisce un modo per estrarre energia da un buco nero rotante. Ora, i ricercatori hanno trovato un modo per dimostrare che ciò è possibile. Ovviamente non possiamo creare un buco nero in laboratorio, ma i ricercatori dell’Università di Glasgow hanno utilizzato un corrispettivo, le onde sonore. I risultati, riportati su Nature Physics, hanno evidenziato che è perfettamente possibile estrarre energia da un sistema rotante.

Qualche cenno della teoria

Il fisico e matematico Roger Penrose, nel 1969 per la prima volta propose un metodo per utilizzare i buchi neri come generatori. L’approccio tiene conto di un pezzo di materia o un oggetto, collocato in una particolare orbita, ma non nell’orizzonte degli eventi del buco nero. Andrebbe posizionato all’interno dello spazio rotante, una regione temporale che la circonda, chiamato ergosfera. Penrose si rese conto che era possibile rubare parte dell’energia rotazionale, separando l’oggetto in due e disponendo che un pezzo cadesse nel buco nero su una traiettoria specifica, con l’altro pezzo che usciva dal buco nero. Il pezzo che fuoriesce avrà più energia di quanta ne aveva originariamente. Due anni dopo, Yakov Zel’dovich mostrò che non è necessario avere dei veri buchi neri per dimostrarlo, anche un cilindro rotante che riflette la luce può dimostrare un effetto simile. C’è un problema però, il cilindro deve ruotare un miliardo di volte al secondo poter sostenere questa ipotesi.

Buchi neri: l’esperimento attuale

Quasi cinquant’anni dopo la tecnologia non è ancora a quel punto, ma i ricercatori hanno trovato un modo per testare questo fenomeno con i suoni. Hanno creato un’onda sonora contorta con un anello di altoparlanti e lo hanno fatto interagire con un disco rotante. Oltre una certa velocità del disco, la torsione delle onde viene invertita e ruba parte dell’energia del disco stesso, diventando più forte. Il fenomeno si basa sul più familiare Effetto Doppler, osservato quando la sorgente delle onde si muove rispetto a un osservatore.

La ricercatrice Marion Cromb, autrice principale della ricerca, ha spiegato:

La versione lineare dell’effetto Doppler è familiare alla maggior parte delle persone, poiché il fenomeno che si verifica quando il tono di una sirena di un’ambulanza sembra aumentare mentre si avvicina all’ascoltatore, ma cala mentre si allontana. Sembra che si alzi perché le onde sonore raggiungono l’ascoltatore più frequentemente mentre l’ambulanza si avvicina e infine meno frequentemente mentre lo sorpassa.

L’effetto Doppler rotazionale è simile, ma l’effetto è limitato a uno spazio circolare. Le onde sonore attorcigliate cambiano il loro tono quando misurate dal punto di vista della superficie rotante. Se la superficie ruota abbastanza velocemente, la frequenza del suono può fare qualcosa di molto strano. Infatti può passare da una frequenza positiva a una negativa e, in tal modo, rubare un po’ di energia dalla rotazione della superficie. I ricercatori affermano di essere stati in grado di confermare una teoria vecchia di mezzo secolo e in futuro desiderano studiare l’effetto su diverse fonti, come le onde elettromagnetiche. La nostra tecnologia non è ancora abbastanza avanzata per estrarre energia da un buco nero, ma queste scoperte potrebbero avere interessanti applicazioni. Non perdete le prossime notizie scientifiche della nostra sezione.