Podemos aproveitar a energia de um buraco negro? - Fabio Pacucci

Veja a lição completa: https://ed.ted.com/lessons/could-we-harness-the-power-of-a-black-hole-fabio-pacucci

Imagine um futuro distante quando os humanos alcançarem além da Terra, forjarem cidades em planetas a milhares de anos-luz de distância e mantiverem uma rede galáctica de comércio e transporte. O que seria necessário para dar esse salto? E onde conseguiríamos energia suficiente para alimentar essa civilização? Fabio Pacucci explora a possibilidade de aproveitar a energia de um buraco negro para alimentar uma civilização galáctica.

Lição de Fabio Pacucci, direção de TOTEM Studio.

Imagine um futuro distante
quando humanos alcançarem

além do nosso pálido ponto azul,

criarem cidades em planetas
a milhares de anos-luz de distância,

e mantiverem uma rede galáctica
de comércio e transporte.

O que seria necessário
para nossa civilização dar este passo?

Há muitas coisas para considerar:
como nos comunicaríamos?

Como seria um governo galáctico?

E um dos mais fundamentais:

onde conseguiríamos a energia suficiente
para esta civilização,

sua indústria, suas operações
de terraformação e naves espaciais?

Um astrônomo chamado
Nikolai Kardashev propôs uma escala

para quantificar o aumento da necessidade
de energia de uma civilização em evolução.

No primeiro estágio evolucionário,
no qual estamos atualmente,

fontes de combustíveis planetários
como combustíveis fósseis,

painéis solares e usinas nucleares

provavelmente são o suficiente para povoar
outros planetas em nosso sistema solar,

mas não muito mais além disso.

Para uma civilização
no terceiro e último estágio,

a expansão em uma escala galáctica
precisaria de quase 100 bilhões de vezes

mais energia do que os 385 iota joules
que o nosso Sol libera a cada segundo.

Barrando um avanço na Física exótica,

só há uma fonte de energia
que poderia ser suficiente:

um buraco negro supermassivo.

É contraintuitivo pensar em um buraco
negro como uma fonte de energia,

mas é exatamente isso o que ele é,
graças aos seus discos de acreção:

estruturas circulares achatadas formadas
de matéria caindo no horizonte de eventos.

Por causa da conservação
do momento angular,

as partículas lá não simplesmente
despencam direto para o buraco negro.

Em vez disso, elas espiralam lentamente.

Devido ao intenso campo
gravitacional do buraco negro,

essas partículas convertem sua energia
potencial em energia cinética

enquanto se aproximam
do horizonte de eventos.

Interações das partículas permitem
que essa energia cinética

seja irradiada para o espaço

com uma eficiência espantosa
de matéria para energia:

6% para os buracos negros não-rotativos,
e quase 32% para os rotativos.

Isso ultrapassa drasticamente
a fissão nuclear,

atualmente o mecanismo
mais eficiente e altamente disponível

para extrair energia da massa.

A fissão converte em energia
apenas 0,08% de um átomo de urânio.

A chave para aproveitar este poder
pode estar na estrutura

idealizada pelo físico Freeman Dyson,

conhecida como esfera de Dyson.

Nos anos 1960, Dyson propôs
que uma avançada civilização planetária

poderia criar uma esfera artificial
ao redor da sua estrela principal,

capturando toda a sua energia irradiada
para satisfazer suas necessidades.

Uma concepção similar,
mas muito mais complicada,

poderia teoricamente ser
aplicada aos buracos negros.

Para produzir energia, buracos negros
precisam ser alimentados continuamente;

então eles não deveriam ser cobertos
completamente com uma esfera.

Mesmo se fossem cobertos, os jatos
de plasma que saem dos polos

de muitos buracos negros supermassivos

despedaçariam qualquer estrutura
em seu caminho.

Em vez disso, poderia ser construído
uma espécie de anel de Dyson,

feito com coletores enormes,
remotamente controlados.

Eles encheriam a órbita
de um buraco negro,

talvez na direção do disco de acreção,
mas mais distante dele.

Estes dispositivos poderiam
usar painéis reflexivos

para transmitir a energia
coletada para uma usina,

ou uma bateria de armazenamento.

Precisaríamos nos certificar de que estes
coletores sejam colocados no raio correto:

se muito próximos, eles derreteriam
com a energia irradiada.

Muito distantes e eles coletariam apenas
uma pequena fração da energia disponível

e poderiam ser despedaçados por estrelas
orbitando o buraco negro.

Precisaríamos de uma quantidade
equivalente a vários planetas Terra

de material altamente
reflexivo, como a hematita,

para construir o sistema completo;

mais alguns planetas desmantelados para
fazer uma legião de robôs de construção.

Uma vez construído, o anel de Dyson
seria uma obra-prima tecnológica,

energizando uma civilização espalhada
através de cada braço da galáxia.

Isso tudo pode parecer
uma grande especulação.

Mas, mesmo agora,
com a nossa atual crise energética,

somos confrontados pelos
recursos limitados do nosso planeta.

Novas maneiras de produzir energia
sustentável sempre serão necessárias,

especialmente enquanto a humanidade
luta pela sobrevivência

e progresso tecnológico de nossa espécie.

Talvez já exista uma civilização lá fora

que tenha conquistado
estes gigantes astronômicos.

Talvez até possamos afirmar,

ao ver a luz do buraco negro dela
escurecendo, periodicamente,

quando pedaços do anel de Dyson
passar entre nós e eles.

Ou talvez estas superestruturas estejam
fadadas a permanecer no reino da teoria.

Apenas o tempo, e a nossa
engenhosidade científica, o dirão.