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← È possibile sfruttare l'energia di un buco nero? - Fabio Pacucci

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Showing Revision 19 created 11/24/2020 by Sara Frasconi.

  1. Immaginate un lontano futuro
  2. in cui gli umani siano andati oltre
    il nostro pallido puntino azzurro,
  3. abbiano costruito città su pianeti
    lontani migliaia di anni-luce
  4. e gestiscano una rete galattica
    di commerci e trasporti.
  5. Di cosa avrebbe bisogno
    la nostra civiltà per fare questo salto?
  6. Ci sono molte cose da considerare:
    come comunicheremmo?
  7. Come sarebbe un governo galattico?
  8. E una questione fondamentale:
  9. dove prenderemmo l'energia necessaria
    per alimentare questa civiltà,
  10. le industrie, le operazioni
    per terraformare e le navi spaziali?
  11. Un astronomo di nome Nikolai Kardashev
    ha proposto una scala

  12. per quantificare la crescente richiesta
    energetica di una civiltà in evoluzione.
  13. Nel primo stadio evolutivo,
    in cui noi siamo attualmente,
  14. le fonti energetiche del pianeta,
  15. come i combustibili fossili,
    i pannelli solari e le centrali nucleari,
  16. sono forse sufficienti
  17. per raggiungere gli altri pianeti
    del sistema solare
  18. ma non per andare molto oltre.
  19. Per una civiltà al terzo e ultimo stadio,
  20. l'espansione su scala galattica
  21. richiederebbe circa 100 miliardi di volte
    più energia di tutti i 385 yottajoule
  22. che il nostro sole rilascia ogni secondo.
  23. Salvo una svolta nella fisica esotica,
  24. c'è una sola fonte di energia
    che potrebbe essere sufficiente:
  25. un buco nero supermassiccio.
  26. Pensare ai buchi neri come fonti
    di energia è controintuitivo,

  27. ma questo è esattamente ciò che sono,
    grazie ai loro dischi di accrescimento,
  28. strutture piatte e circolari
    formate dalla materia
  29. che cade nell'orizzonte degli eventi.
  30. A causa della conservazione
    del momento angolare,

  31. le particelle lì non precipitano
    direttamente nel buco nero,
  32. ma si muovono lentamente a spirale.
  33. Per effetto dell'intenso
    campo gravitazionale del buco nero,
  34. le particelle convertono la loro energia
    potenziale in energia cinetica
  35. mentre si avvicinano
    all'orizzonte degli eventi.
  36. L'interazione fra particelle
    permette all'energia cinetica
  37. di essere irradiata nello spazio
  38. a una stupefacente efficienza
    di conversione della materia in energia:
  39. 6% per i buchi neri non rotanti
    e fino al 32% per quelli rotanti.
  40. Questo mette drasticamente
    in ombra la fissione nucleare,
  41. attualmente il meccanismo
    più efficiente e largamente disponibile
  42. per estrarre energia dalla massa.
  43. La fissione converte solamente lo 0,08%
    dell'atomo di uranio in energia.
  44. Il segreto per sfruttare questa energia
    potrebbe trovarsi in una struttura

  45. ideata dal fisico Freeman Dyson,
    conosciuta come la sfera di Dyson.
  46. Negli anni '60, Dyson propose l'idea
    che una civiltà planetaria avanzata
  47. potesse creare una sfera artificiale
    in cui racchiudere la stella principale,
  48. acquisendo tutta l'energia
    irradiata dalla stella
  49. per soddisfare i propri bisogni.
  50. Un progetto simile, ma ben più complesso,
  51. potrebbe, in teoria, essere
    applicato ai buchi neri.
  52. Per produrre continuamente energia i buchi
    neri devono essere continuamente nutriti.
  53. Quindi, non sarebbe il caso
    di coprirli con una sfera.
  54. Anche se lo facessimo, i getti
    di plasma sparati dai poli
  55. di molti buchi neri supermassicci
  56. farebbero esplodere in mille pezzi
    qualsiasi struttura.
  57. Invece, potremmo progettare
    una sorta di anello di Dyson

  58. fatto di poderosi collettori
    controllati a distanza
  59. che orbiterebbero attorno al buco nero,
  60. sul piano del disco di accrescimento,
    magari, ma più lontano.
  61. Questi dispositivi potrebbero usare
    pannelli a specchio
  62. per trasmettere l'energia
    raccolta a una centrale
  63. o a una batteria per conservarla.
  64. Avremmo bisogno di assicurarci
    che i collettori siano costruiti
  65. alla giusta distanza:
  66. se troppo vicini si scioglierebbero
    per l'energia irradiata;
  67. se troppo lontani, raccoglierebbero
    solo una piccola frazione dell'energia
  68. e potrebbero essere
    disturbati dalle stelle
  69. orbitanti attorno al buco nero.
  70. Ci servirebbe una quantità
    equivalente a vari pianeti Terra
  71. di materiale altamente
    riflettente, come l'ematite,
  72. per costruire l'intero sistema,
  73. più qualche pianeta smantellato
    per fare una legione di robot costruttori.
  74. Una volta costruito, l'anello di Dyson
    sarebbe un capolavoro della tecnologia
  75. che fornirebbe energia a una civiltà
    diffusa in ogni angolo della galassia.
  76. Tutto questo può sembrare
    solo un'ipotesi fantasiosa.

  77. Eppure, perfino ora,
    durante la crisi energetica,
  78. dobbiamo confrontarci con la limitatezza
    delle risorse del nostro pianeta.
  79. Ci sarà sempre bisogno di nuovi metodi
    per produrre energia sostenibile,
  80. specialmente perché l'umanità
    lavora per la sopravvivenza
  81. e il progresso tecnologico
    della nostra specie.
  82. Magari esiste già una civiltà
  83. che ha raggiunto
    questi giganti astronomici.
  84. Potremmo anche capirlo
  85. vedendo la luce dal loro buco nero
    offuscarsi periodicamente
  86. quando parti dell'anello di Dyson
    passano fra noi e loro.
  87. O forse queste superstrutture
    sono destinate a rimanere pura teoria.
  88. Solo il tempo, e la nostra
    ingenuità scientifica, sapranno dircelo.