En 1971, el físico matemático inglés y premio Nobel Roger Penrose propuso cómo se podría extraer energía de un agujero negro en rotación. Sostuvo que esto podría hacerse construyendo un arnés alrededor del disco de acreción del agujero negro, donde la materia que cae se acelera hasta casi la velocidad de la luz, lo que desencadena la liberación de energía en múltiples longitudes de onda.
Desde entonces, varios investigadores han sugerido que las civilizaciones avanzadas podrían usar este método (el Proceso Penrose) para alimentar su civilización y que esto representa una firma tecnológica a la que deberíamos estar atentos.
Algunos ejemplos incluyen la Hipótesis de Transcensión de John M. Smart, una resolución propuesta a la Paradoja de Fermi donde sugirió que la inteligencia avanzada podría migrar a la región que rodea a los agujeros negros para aprovechar la energía disponible.
La última propuesta proviene del profesor de Harvard Avi Loeb, quien propuso en un artículo reciente cómo las civilizaciones avanzadas podrían depender de una «Luna de Agujero Negro» para proporcionar energía a su planeta natal de forma indefinida. Según él, la forma en que este agujero negro iluminaría el planeta que orbita constituiría una posible firma tecnológica para futuros estudios SETI.
El profesor Loeb es profesor de Ciencias Frank B. Baird Jr. en la Universidad de Harvard, director del Instituto de Teoría y Computación del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsoniano (CfA), director fundador de la Iniciativa Agujero Negro (BHI) y jefe del Proyecto Galileo.
Su último artículo, «La iluminación de un planeta por la luna de un agujero negro como firma tecnológica», se publicó recientemente en las Notas de investigación de la AAS.
En 1975, Stephen Hawking teorizó que los agujeros negros emiten fotones, neutrinos y algunas partículas más grandes, conocidas a partir de entonces como «radiación de Hawking». Desde entonces, las propuestas para utilizar los agujeros negros como fuente de energía generalmente se dividen en dos grupos.
Por un lado, existe la posibilidad de aprovechar el momento angular de sus discos de acreción (el «Proceso Penrose») o capturar el calor y la energía generados por sus chorros de hipervelocidad (quizás en forma de una esfera de Dyson). Por otro lado, existe la posibilidad de alimentar de materia al agujero negro y aprovechar la Radiación de Hawking resultante.
En su artículo, Loeb propone cómo una civilización avanzada podría confiar en este último proceso mediante la ingeniería de un agujero negro que orbitaría su planeta de origen. Este agujero negro sería muy pequeño, con un peso de sólo cien mil toneladas (1011 g).
Si no se controla, este agujero negro se evaporaría en sólo un año y medio a través de la emisión de la Radiación de Hawking. Pero como Loeb le dijo a Universe Today por correo electrónico, podría mantenerse mediante la acreción de cantidades relativamente pequeñas de materia (2,2 kg; 4,85 libras) sobre él por segundo. A cambio, proporcionaría un suministro infinito de energía:
«Este sistema de agujero negro es el motor más eficiente en el que jamás haya pensado. El combustible se convierte en energía con una eficiencia perfecta del 100%, porque la masa que cae en el agujero negro finalmente sale como radiación de Hawking. No había visto que se discutiera esta idea antes y tuve un «momento Eureka» cuando me di cuenta de ello hace unas semanas. El único otro método para convertir masa en radiación con una eficiencia del 100% es la aniquilación de materia y antimateria».
Como indica Loeb, la cantidad de antimateria necesaria supera todo lo que la humanidad puede lograr en la actualidad. Desde 1995, los colisionadores de partículas del CERN han logrado producir menos de 10 nanogramos de antimateria, lo que es suficiente para alimentar una bombilla de 60 vatios durante cuatro horas. En comparación, el agujero negro de 1011 g propuesto por Loeb podría suministrar continuamente 40 cuatrillones (4·1015) de vatios.
«El consumo energético global es de unos pocos teravatios, diez mil veces menos que el suministro de energía de este agujero negro», añadió Loeb. «La otra ventaja de este motor de agujero negro es que puede utilizar cualquier forma de materia como combustible. Podría ser basura. No hay mejor manera de reciclar la basura que convertirla en energía limpia con una eficiencia del 100 por ciento».
Otra ventaja es que un agujero negro puede utilizar cualquier forma de materia como combustible, incluidos los residuos que produzca la civilización. En este sentido, un motor de agujero negro resolvería los problemas de basura de una civilización avanzada y, a cambio, proporcionaría un suministro inagotable de energía.
A nivel mundial, los seres humanos producen aproximadamente 1.920 millones de toneladas métricas (2,12 toneladas estadounidenses) de residuos al año, lo que tiene un grave impacto en nuestro medio ambiente. Esto sería suficiente para alimentar un motor de agujero negro que pesa 1011 g durante más de 437 millones de años.
En cuanto a cómo se podría lograr tal hazaña, Loeb se refiere a un artículo de opinión anterior en el que teorizaba que una civilización suficientemente avanzada podría crear un «universo bebé» mediante el efecto túnel cuántico. Mientras que tal hazaña sería algo que solo una civilización de tipo III (o más avanzada) podría lograr, un motor de agujero negro sería mucho más simple y tal vez algo que una civilización de tipo II podría diseñar.
«Este es el gran desafío. La buena noticia es que es mucho más fácil producir un agujero negro de este tipo que un universo bebé. Pero cualquier línea de producción de un agujero negro de 1011 g requiere comprimir la materia o la radiación a una densidad de masa que es 60 órdenes de magnitud superior a la densidad del hierro sólido. La densidad de los núcleos atómicos o las estrellas de neutrones es sólo 15 órdenes de magnitud superior a la densidad sólida. Esto fue posible lograrlo en la densidad de radiación cósmica inferior a un femtosegundo después del Big Bang».
Este fue el tema de otro artículo escrito recientemente por Loeb en el que argumentó que, basándose en la Relatividad General, los agujeros negros pueden estar hechos de luz. Pero lo más interesante de este motor de agujero negro propuesto es la forma en que sería detectable a años luz de distancia, lo que lo convierte en una tecnofirma viable que indicaría la existencia de una civilización avanzada.
Al igual que muchas tecnofirmas propuestas, en particular las Esferas de Dyson y otras megaestructuras, la existencia de un motor de agujero negro es especulativa y teórica. Pero, como dijo en cierta ocasión el propio Freeman Dyson, sea lo que sea lo que podamos concebir (y si la física es sólida), es posible que ya se haya creado una civilización suficientemente avanzada. Loeb dijo:
«El motor del agujero negro podría descubrirse como un planeta rocoso errante que está iluminado por una luna de rayos gamma sin compañero de masa estelar. Si alguna vez encontramos evidencia de un motor de ese tipo, tendríamos que considerar la posibilidad de que la fuente fuera creada o atrapada como un agujero negro primordial por una civilización tecnológicamente muy avanzada. No hay mejor indicador de innovación tecnológica que crear un horno a partir de la curvatura del espacio-tiempo en forma de un miniagujero negro».
Con información de Research Notes of the AAS y UniverseToday
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