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Espaço

Processo Penrose: energia pode ser retirada de um buraco negro

Há um meio teórico de retirar energia de um buraco negro rotativo, o processo Penrose, mas nunca antes houve alguma confirmação experimental.

(Créditos da imagem: Pixabay)

Há cerca de 50 anos, um pesquisador teorizou uma forma de retirar energia de um buraco negro rotativo, o processo Penrose, mas nunca antes houve alguma confirmação experimental.

processo Penrose basicamente consiste em retirar a energia rotacional de um buraco negro rotativo, e foi teorizado pelo físico Roger Penrose, da Universidade de Oxford.

Ele não foi de fato realizado, até porque a humanidade não dispõe de métodos rebuscados o suficiente. O que ocorreu, na verdade, foi uma comprovação experimental que que ele é possível, com o equipamento necessário.

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O princípio do processo Penrose

Um buraco negro é a matéria remanescente de uma grande estrela morta, que possuía massa o suficiente para colapsar sobre si mesmo e formar esse misterioso objeto.

O buraco negro recebe esse nome por um motivo: ele é negro. Isso ocorre pois após esse colapso, existe uma área chamada horizonte de eventos – uma espécie de linha sem volta. É de lá que nem a luz escapa.

Essa área interior ao horizonte de eventos é onde chamamos de singularidade. Lá, não temos ideia do que acontece, pois já que de lá a luz não escapa, não é possível “enxergar” nada.

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Do lado de fora do horizonte de eventos, o tecido-espaço tempo é fortemente dobrado. No caso de um buraco negro rotativo, há uma outra distorção causada por essa rotação, chamada de frame-dragging.

O frame-dragging pode ser erroneamente traduzido no Brasil como arrasto de quadros, com a tradução literal da palavra ‘frame’. Entretanto, a tradução utilizada pela academia é Arrasto de referenciais.

Pegue um tecido qualquer, pressione com seu dedo e gire – é algo parecido. O arrasto de referenciais é uma espécie de ‘redemoinho’ que ocorre no tecido espaço-tempo.

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E é desse principio, da região do buraco negro onde ainda não é a ‘beira do abismo’, que se beneficia o processo Penrose, que possui como intuito aproveitar essa energia.

A região onde o arrasto de referenciais ocorre de forma mais substancial, é chamada de Ergosfera, e foi teorizada pelo físico Roy Kerr através das ideias da Teoria da Relatividade de Einstein.

Como funciona?

O princípio do experimento é bastante simples. Se você atirar um objeto em um buraco negro, e conseguir dividi-lo em dois, uma parte irá para o horizonte de eventos, e outra será “catapultada” pelo efeito de frame-dragging.

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Essa matéria catapultada sairia com aproximadamente 21% a mais de energia do que possuía antes de entrar, e essa energia poderia ser convertida em, por exemplo, eletricidade.

Isso é impossível de ser testado de verdade, mas um pesquisador russo chamado Yakov Zel’dovich propôs, na década de 1970 um experimento para substituir o buraco negro.

Nesse experimento, você pegaria um tambor metálico e o giraria, atirando feixes de luz, e a luz poderia ser atirada para fora com mais energia pelo efeito doppler. Mas é impraticável: haveria necessidade de 1 bilhão de rotações por segundo.

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No entanto, as ondas sonoras são menos velozes que a luz, e é isso que uma equipe fez: eles utilizaram alto-falantes e um material que absorve o som no lugar do cilindro de metal.

Eles lançaram, então, o som em um determinado tom. Enquanto girava com o material absorvedor, ficou inaudível, mas depois foi lançado para fora com um tom 30% mais alto do que na entrada.

processo Penrose
O experimento. (Cromb et al., Nature Physics, 2020)

A pesquisa, além de provar ser possível uma proposta teórica, mostra que há formas simples de se simular alguns modelos de buracos negros.

O estudo foi publicado no periódico Nature Physics.

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Com informações de Science Alert.


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