Si la humanidad, algún día, se convierte en una civilización intergaláctica, ¿de dónde sacaremos tanta energía para nuestro consumo? La respuesta se encuentra en una de las estructuras más fascinantes del universo. La relatividad general de Einstein predice que los agujeros negros en rotación guardan enormes cantidades de energía que podríamos aprovechar en un futuro.

Durante los últimos 50 años, algunos científicos han tratado de encontrar métodos para extraer este poder. El reconocido Roger Penrose teorízo que la desintegración de una partícula podría ayudarnos a extraer energía de un agujero negro. Y Stephen Hawking mencionó que estas estructuras liberan su energía a través de lo que ahora se conoce como radiación de Hawking.

Un equipo de físicos ha encontrado ahora una nueva forma de extraer energía de los agujeros negros en rotación, rompiendo y uniendo líneas de campo magnético cerca del horizonte de eventos, la frontera desde la cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar.

El nuevo hallazgo podría ayudar a los astrónomos a estimar mejor la rotación de los agujeros negros. Además, en un futuro no muy lejano, esta aproximación teórica posiblemente ayude a una civilización avanzada con necesidades energéticas elevadas.

El estudio, realizado por Luca Comisso de la Universidad de Columbia y Felipe Asenjo de la Universidad Adolfo Ibáñez, fue publicado en Physical Review D.

Desconectando y conectando líneas de campo magnético

«Los agujeros negros están comúnmente rodeados por una ‘sopa’ caliente de partículas de plasma que llevan un campo magnético», explicó Comisso. «Nuestra teoría muestra que cuando las líneas de campo magnético se desconectan y se vuelven a conectar, de la manera correcta, pueden acelerar partículas de plasma a energías negativas y grandes cantidades de energía pueden ser extraídas».

De esta manera, la teoría de Comisso y Asenjo sostiene que la reconexión de las líneas de campo magnético acelera el plasma en dos direcciones diferentes. Mientras un flujo de plasma se libera en dirección opuesta de la rotación del agujero negro, el otro se libera en la misma dirección que la rotación. Si bien el agujero negro termina por tragar el primer flujo de plasma, el segundo logra escapar de su atracción gravitacional. Al final, el agujero negro solo libera energía si el plasma tragado tiene energía negativa.

“Es como si una persona pudiera perder peso comiendo dulces con calorías negativas”, dijo Comisso. Además, explicó que esencialmente un agujero negro pierde energía al comer partículas de energía negativa. «Esto puede sonar extraño», dijo, «pero puede suceder en una región llamada ergosfera, donde el continuo espacio-tiempo gira tan rápido que cada objeto gira en la misma dirección que el agujero negro».

En la ergosfera, la reconexión magnética es tan extrema que las partículas de plasma se aceleran a velocidades cercanas a la de la luz. De esta manera, según Asenjo, la velocidad relativa entre los flujos de plasma tragados y los que escapan es lo que permite que el proceso propuesto extraiga cantidades masivas de energía del agujero negro.

“Calculamos que el proceso de energización del plasma puede alcanzar una eficiencia del 150 por ciento, mucho más alta que cualquier planta de energía que opere en la Tierra”, dijo Asenjo. «Lograr una eficiencia superior al 100 por ciento es posible porque los agujeros negros filtran energía, que se entrega de forma gratuita al plasma que escapa del agujero negro«.

Sociedades del futuro

En este punto debes pensar que todo suena a ciencia ficción. Sin embargo, la extracción de energía de agujeros negros podría ser la solución a las necesidades energéticas de las sociedades del futuro. 

“Dentro de miles o millones de años, la humanidad podría sobrevivir alrededor de un agujero negro sin aprovechar la energía de las estrellas”, dijo Comisso. “Es esencialmente un problema tecnológico. Si nos fijamos en la física, no hay nada que lo impida”.

Sin duda, esta nueva perspectiva podría guiar nuestra interpretación de las futuras observaciones de agujeros negros. Por el momento, solo nos queda seguir apuntando al cielo con los mejores telescopios que tenemos.